JP6435153B2

JP6435153B2 - Laser resonator, laser processing apparatus, and laser resonator dehumidification method

Info

Publication number: JP6435153B2
Application number: JP2014209878A
Authority: JP
Inventors: 尾形　敦; 敦尾形; 森野　浅実; 浅実森野
Original assignee: Amada Holdings Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 2014-10-14
Filing date: 2014-10-14
Publication date: 2018-12-05
Anticipated expiration: 2034-10-14
Also published as: JP2016081993A

Description

本発明は、レーザ共振器、レーザ加工装置及びレーザ共振器の除湿方法に関する。 The present invention relates to a laser resonator, a laser processing apparatus, and a laser resonator dehumidification method.

従来、板金加工用のレーザ加工装置として、炭酸ガス（ＣＯ_２）レーザ発振器やＹＡＧレーザ発振器、ファイバレーザ発振器をレーザ光源として用いたものが知られている。ファイバレーザ発振器は、ＹＡＧレーザ発振器よりも光品質に優れ、発振効率が極めて高い等の利点を有する。このため、ファイバレーザ発振器を用いたファイバレーザ加工装置は、産業用、特に板金加工用（切断又は溶接等）に利用されている。更に近年では、ダイレクトダイオードレーザ（ＤＤＬ：Direct Diode Laser）発振器をレーザ光源として用いるＤＤＬ加工装置が開発されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, as a laser processing apparatus for processing a sheet metal, an apparatus using a carbon dioxide (CO ₂ ) laser oscillator, a YAG laser oscillator, or a fiber laser oscillator as a laser light source is known. The fiber laser oscillator has advantages such as better light quality and extremely high oscillation efficiency than the YAG laser oscillator. For this reason, a fiber laser processing apparatus using a fiber laser oscillator is used for industrial purposes, particularly for sheet metal processing (cutting or welding). In recent years, DDL processing apparatuses using a direct diode laser (DDL) oscillator as a laser light source have been developed.

ファイバレーザ発振器は、筐体と、その筐体内に概ね密閉状態で収容された光エンジン，発振動作を制御する制御装置，及び冷却装置と、を有して構成されている。光エンジンは、レーザ光源としての半導体レーザを有する複数のレーザモジュールと、各レーザモジュールで生成されたレーザ光を結合するコンバイナとを備えている。コンバイナで結合されたレーザ光は、プロセスファイバを介して外部へ出力される。 The fiber laser oscillator includes a housing, a light engine housed in a substantially sealed state in the housing, a control device that controls an oscillation operation, and a cooling device. The light engine includes a plurality of laser modules each having a semiconductor laser as a laser light source, and a combiner that combines laser beams generated by the laser modules. The laser beam combined by the combiner is output to the outside through the process fiber.

一般的に、半導体レーザのレーザ発振効率には温度依存性がある。そのため、レーザ光の発振に伴い発熱する光エンジンの温度を冷却により適温で維持し、常に高い発振効率が得られるようにしておく必要がある。冷却装置はその光エンジンの適温維持のために備えられている。この冷却は、通常、筐体内に配設された冷却水路（冷却パイプ）内に、例えば２４℃の冷却水を流入循環させることで行う。 Generally, the laser oscillation efficiency of a semiconductor laser has temperature dependence. Therefore, it is necessary to maintain the temperature of the light engine that generates heat with the oscillation of the laser light at an appropriate temperature by cooling so that high oscillation efficiency is always obtained. A cooling device is provided to maintain an appropriate temperature of the light engine. This cooling is usually performed by flowing and circulating, for example, cooling water at 24 ° C. into a cooling water channel (cooling pipe) disposed in the housing.

ところで、筐体内の空気に含まれる水蒸気の量が、冷却水の温度における飽和水蒸気量を超えていると、冷却パイプの表面に結露が発生し、光エンジン内の電子部品等に不具合が生じる可能性が高くなる。そのため、冷却水の冷却パイプ内への注入は、筐体内の空気やレーザモジュール内の空気の湿度を、除湿装置により充分に低くしてから行う必要がある。 By the way, if the amount of water vapor contained in the air in the housing exceeds the amount of saturated water vapor at the temperature of the cooling water, condensation may occur on the surface of the cooling pipe, causing problems in electronic components in the light engine. Increases nature. Therefore, it is necessary to inject the cooling water into the cooling pipe after sufficiently reducing the humidity of the air in the housing and the air in the laser module with a dehumidifier.

従来、外部からパージ用エアとして豊富に供給され得る圧縮空気を除湿時に利用し、この圧縮空気を気体分離膜モジュールにより低露点のドライエアとし、これを複数のレーザモジュールに供給するレーザ発振器が知られている（特許文献１参照）。 Conventionally, there has been known a laser oscillator that uses compressed air that can be supplied abundantly as purge air from the outside during dehumidification, uses this compressed air as dry air with a low dew point by a gas separation membrane module, and supplies this to a plurality of laser modules. (See Patent Document 1).

特開２０１３−２３９６９６号公報JP 2013-239696 A

特許文献１では、レーザ発振開始前の除湿動作において、ドライエアの供給と、エアコンによる筐体内の除湿を並行して同時に行うことも提案されている。しかしながら、特許文献１では、レーザ発振開始後のエアコン動作の制御については十分検討されておらず、レーザ発振開始後に高い発振効率を得るためには検討の余地がある。 In Patent Document 1, it is also proposed that dry air supply and dehumidification inside a casing by an air conditioner are simultaneously performed in a dehumidifying operation before the start of laser oscillation. However, Patent Document 1 does not sufficiently study control of the air conditioner operation after the start of laser oscillation, and there is room for study to obtain high oscillation efficiency after the start of laser oscillation.

本発明は上記課題に鑑みて成されたものであり、その目的は、レーザダイオードを収容する筐体内の結露を適切に防止することができるレーザ共振器、レーザ加工装置及びレーザ共振器の除湿方法を提供することである。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a laser resonator, a laser processing apparatus, and a laser resonator dehumidification method that can appropriately prevent dew condensation in a housing that houses a laser diode. Is to provide.

本発明の一態様によればレーザを発振するレーザダイオードを収容するレーザモジュールと、前記レーザモジュールを収容する筐体と、前記レーザモジュールに接続された冷却経路と、外部から供給されたパージ用の圧縮空気から低露点のドライエアを生成しエア供給路を介して前記レーザモジュールに向け供給するエアパージユニットと、前記筐体内に送風口を有し前記エアパージユニットによるドライエアの供給と並行して前記筐体内の温度を制御することにより前記ドライエアの温度を制御するエアコンと、を備え、前記エア供給路は、前記送風口の近傍に引き回されているレーザ共振器、レーザ加工装置及びレーザ共振器の除湿方法が提供される。 According to one aspect of the present invention, a laser module that houses a laser diode that oscillates a laser, a housing that houses the laser module, a cooling path connected to the laser module, and a purge that is supplied from the outside An air purge unit that generates dry air having a low dew point from compressed air and supplies the dry air to the laser module via an air supply path, and has a blower opening in the housing, and is provided in the housing in parallel with the supply of dry air by the air purge unit. comprising of the air conditioner for controlling the by Ri temperature before Symbol dry air to control the temperature, wherein the air supply path, the laser resonator is routed in the vicinity of the air blowing port, a laser processing apparatus and laser resonator A method of dehumidifying a vessel is provided.

本発明によれば、レーザダイオードを収容する筐体内の結露を適切に防止することができるレーザ共振器、レーザ加工装置及びレーザ共振器の除湿方法を提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide a laser resonator, a laser processing apparatus, and a laser resonator dehumidification method that can appropriately prevent dew condensation in a housing that houses a laser diode.

本発明の実施形態に係るレーザ加工装置を説明するための全体図である。1 is an overall view for explaining a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の実施形態に係るレーザ発振器を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the laser oscillator which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るレーザ加工装置のエアパージユニットを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the air purge unit of the laser processing apparatus which concerns on embodiment of this invention. 本発明の実施形態に係るレーザ加工装置のパージエア温度、筐体内温度、外気温度の時間推移を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating the time transition of the purge air temperature of the laser processing apparatus which concerns on embodiment of this invention, the temperature in a housing | casing, and external temperature. 本発明の実施形態に係るレーザ加工装置における、エアコンを使用した場合と不使用の場合の、レーザモジュール内のパージエアの露点温度の時間的推移を説明するためのグラフである。 In the laser machining apparatus according to an embodiment of the present invention, in the case where the non-use using air conditioner is a graph illustrating the time course of the dew point temperature of the purge air in the laser module. 本発明の実施形態に係るレーザ加工装置のエアコン側温度、反対側温度、外気温度の時間的推移を説明するためのグラフである。It is a graph for demonstrating temporal transition of the air-conditioner side temperature of the laser processing apparatus which concerns on embodiment of this invention, an opposite side temperature, and external temperature. 本発明の実施形態に係るレーザ発振器の除湿方法の一例を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows an example of the dehumidification method of the laser oscillator which concerns on embodiment of this invention.

図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals.

本発明の実施形態に係るレーザ加工装置の一例として、ファイバレーザ加工装置を説明する。ファイバレーザ加工装置５１は、図１に示すように、ワークＷに対してレーザ加工を行うレーザ加工機１０と、レーザ加工機１０に対しレーザ光をプロセスファイバＦＢ１を介して供給するレーザ発振器１と、低露点のドライエアを、エア供給路ＡＲ１を介してレーザ発振器１に供給すると共にエア供給路ＡＲ２を介してレーザ加工機１０に供給するエアパージユニット２０とを備える。 A fiber laser processing apparatus will be described as an example of a laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the fiber laser processing apparatus 51 includes a laser processing machine 10 that performs laser processing on a workpiece W, and a laser oscillator 1 that supplies laser light to the laser processing machine 10 via a process fiber FB1. And an air purge unit 20 for supplying dry air having a low dew point to the laser oscillator 1 via the air supply path AR1 and to the laser processing machine 10 via the air supply path AR2.

レーザ加工機１０は、プロセスファイバＦＢ１の出口端面から拡がって出射したレーザ光Ｌ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により平行光にされたレーザ光を反射するベンドミラー１４と、ベンドミラー１４で反射したレーザ光を集光レンズ１５で高エネルギー密度のレーザ光に集光するレーザヘッド１６と、集光したレーザ光により加工を施すワークＷが設置される加工テーブル１８とを備える。コリメータユニット１３は、エア供給路ＡＲ２から供給された低露点のドライエアを内部に導入可能として光路への塵埃の浸入を防止する。 The laser processing machine 10 includes a collimator unit 13 that collimates the laser light L emitted from the exit end face of the process fiber FB1 by the collimator lens 12, and a bend that reflects the laser light collimated by the collimator lens 12. A mirror 14, a laser head 16 that condenses the laser light reflected by the bend mirror 14 into a high energy density laser light by the condenser lens 15, and a processing table on which a work W that performs processing by the condensed laser light is installed. 18. The collimator unit 13 can introduce dry air having a low dew point supplied from the air supply path AR2 into the inside thereof, thereby preventing dust from entering the optical path.

次に、レーザ発振器１について図２を主に参照して説明する。図２に示すように、レーザ発振器１は、筐体ＫＴと、筐体ＫＴの内部に概ね密閉状態で収容された光エンジンＥＧと、レーザ発振器１の動作を制御する制御部ＳＧと、電源部ＰＷと、冷却部ＲＦと、筐体ＫＴに併設された空調機器（エアコン）Ｃとを有する。制御部ＳＧ及び電源部ＰＷについても、それぞれ筐体ＳＧ１及び筐体ＰＷ１を有し、その内部は概ね密閉状態とされている。 Next, the laser oscillator 1 will be described with reference mainly to FIG. As shown in FIG. 2, the laser oscillator 1 includes a housing KT, a light engine EG housed in a substantially sealed state inside the housing KT, a control unit SG that controls the operation of the laser oscillator 1, and a power supply unit. It has PW, cooling part RF, and the air-conditioning equipment (air conditioner) C attached to the housing | casing KT. The control unit SG and the power supply unit PW also have a casing SG1 and a casing PW1, respectively, and the inside thereof is generally sealed.

光エンジンＥＧは、複数（この例では４つ）のレーザモジュール２と、各レーザモジュール２で生成されたレーザ光をそれぞれ伝送する複数のユニットファイバＦＢ２と、複数のユニットファイバＦＢ２を１つに融接して纏めるコンバイナ３とを有する。コンバイナ３とプロセスファイバＦＢ１との間には、フィードファイバＦＢ３及びビームスイッチ４とが直列的に接続されて設けられており、コンバイナ３から一つに纏められて出力されたレーザ光は、フィードファイバＦＢ３及びビームスイッチ４を経てプロセスファイバＦＢ１内へ出力される。各レーザモジュール２には、レーザモジュール２内の温度を計測する温度センサ６と、露点温度を計測する露点温度センサ７が設けられており、計測結果は制御部ＳＧに送られる。また、筐体ＴＫ内には、筐体ＴＫ内の温度を計測する温度センサ８が設けられており、計測結果は制御部ＳＧに送られる。 The light engine EG fuses a plurality of (four in this example) laser modules 2, a plurality of unit fibers FB2 that respectively transmit the laser beams generated by the laser modules 2, and a plurality of unit fibers FB2. And a combiner 3 for bringing them together. A feed fiber FB3 and a beam switch 4 are connected in series between the combiner 3 and the process fiber FB1, and the laser light collectively output from the combiner 3 is fed to the feed fiber. The light is output into the process fiber FB1 through the FB3 and the beam switch 4. Each laser module 2 is provided with a temperature sensor 6 for measuring the temperature in the laser module 2 and a dew point temperature sensor 7 for measuring the dew point temperature, and the measurement result is sent to the control unit SG. In addition, a temperature sensor 8 that measures the temperature in the housing TK is provided in the housing TK, and the measurement result is sent to the control unit SG.

冷却部ＲＦは、冷却水供給部ＲＦ１と、その冷却水供給部ＲＦ１から各レーザモジュール２及び電源部ＰＷの内部を巡るようにそれぞれに配管された水路系ＲＦ２とを有する。冷却水供給部ＲＦ１は、水路系ＲＦ２内に冷却水を流して各レーザモジュール２及び電源部ＰＷの冷却を行う。冷却水供給部ＲＦ１は、冷却水を例えば２４℃±１℃で維持管理する。 The cooling unit RF includes a cooling water supply unit RF1 and a water channel system RF2 piped from the cooling water supply unit RF1 to each laser module 2 and the power supply unit PW. The cooling water supply unit RF1 cools each laser module 2 and the power supply unit PW by flowing cooling water through the water channel system RF2. The cooling water supply unit RF1 maintains and manages the cooling water at 24 ° C. ± 1 ° C., for example.

筐体ＫＴ内には、エアパージユニット２０からエア供給路ＡＲ１を介して供給された低露点のドライエアを所定の機器や部位へ分配するディストリビュータ５が設けられている。具体的には、ディストリビュータ５へ供給された低露点のドライエアは、複数のレーザモジュール２それぞれに対し、エア供給路ＡＲ１から分岐させた複数のエア支路ＡＲ１ａを介して供給される。 Distributor 5 that distributes low dew point dry air supplied from air purge unit 20 via air supply path AR1 to predetermined devices and parts is provided in housing KT. Specifically, the low dew point dry air supplied to the distributor 5 is supplied to each of the plurality of laser modules 2 via a plurality of air branches AR1a branched from the air supply path AR1.

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，及び共振器等（いずれも図示せず）を有して筐体ＫＴ内に収容されている。１つのレーザモジュール２の出力は約数百Ｗ（例えば３５０Ｗ）である。従って、図２に示された例では４つのレーザモジュール２を備えているので、各レーザモジュール２の出力が３５０Ｗの場合、それらから出力されたレーザ光は、コンバイナ３で纏められた後、プロセスファイバＦＢ１から１．４ｋＷの出力で出射される。 The laser module 2 includes an excitation light source using a semiconductor laser, a drive circuit, a heat sink, a resonator, and the like (all not shown) and is accommodated in the housing KT. The output of one laser module 2 is about several hundred W (for example, 350 W). Accordingly, since the four laser modules 2 are provided in the example shown in FIG. 2, when the output of each laser module 2 is 350 W, the laser light output from them is collected by the combiner 3 and then processed. It is emitted from the fiber FB1 with an output of 1.4 kW.

次に、エアパージユニット２０について図３を主に参照して説明する。エアパージユニット２０は、活性炭槽２１とオイルミストフィルタ２２と低露点化部２３と分岐部２４とを有する。エアパージユニット２０の入力側にはコンプレッサ３１が接続され、出力側に２つの送出ポートＰ２ａ，Ｐ２ｂを有する。 Next, the air purge unit 20 will be described with reference mainly to FIG. The air purge unit 20 includes an activated carbon tank 21, an oil mist filter 22, a low dew point reducing unit 23, and a branching unit 24. A compressor 31 is connected to the input side of the air purge unit 20, and two delivery ports P2a and P2b are provided on the output side.

コンプレッサ３１はプレフィルタ３０を介してエアパージユニット２０の入力側に圧縮空気Ａを供給する。プレフィルタ３０では、圧縮空気に混合した比較的大きな、油分，異物，オイルミスト，及び水滴などの異物が除去される。エアパージユニット２０に供給された圧縮空気Ａは、活性炭槽２１及びオイルミストフィルタ２２を通過して、油分，粉塵，オイルミスト等が除去される。 The compressor 31 supplies the compressed air A to the input side of the air purge unit 20 through the prefilter 30. The prefilter 30 removes relatively large foreign matters such as oil, foreign matter, oil mist, and water droplets mixed in the compressed air. The compressed air A supplied to the air purge unit 20 passes through the activated carbon tank 21 and the oil mist filter 22 to remove oil, dust, oil mist and the like.

オイルミストフィルタ２２を通過した圧縮空気Ａは、圧力スイッチ２５を介して、分岐部２６により２系統に分岐される。２系統に分岐された一方の圧縮空気Ａは、送出ポートＰ２ａに供給され、エア供給路ＡＲ２を介してレーザ加工機１０に向け送出される。２系統に分岐された他方の圧縮空気Ａは、低露点化部で２３を通過する。 The compressed air A that has passed through the oil mist filter 22 is branched into two systems by the branching portion 26 via the pressure switch 25. One compressed air A branched into two systems is supplied to the delivery port P2a, and sent out toward the laser processing machine 10 through the air supply path AR2. The other compressed air A branched into the two systems passes through 23 at the dew point reduction unit.

低露点化部２３としては、例えば膜式エアドライヤ（除湿フィルタ）が使用可能である。膜式エアドライヤは、気体分離膜モジュールとして、透湿性を有する多孔質フッ素系等の中空糸膜を束ねて筒状とした透湿膜モジュール２３ａを用い、供給された圧縮空気を透湿膜モジュール２３ａにより除湿してドライエアを生成するものである。 For example, a membrane air dryer (dehumidification filter) can be used as the low dew point reduction unit 23. The membrane type air dryer uses a moisture permeable membrane module 23a in which a hollow fiber membrane such as a porous fluorine-based material having moisture permeability is bundled into a tubular shape as a gas separation membrane module, and the supplied compressed air is supplied to the moisture permeable membrane module 23a. To generate dry air by dehumidification.

図３を参照して具体的に説明すると、透湿膜モジュール２３ａの一端側から内部にオイルミストフィルタ２２を通過した圧縮空気Ａ１を供給すると、膜の内外での水蒸気分圧差によって圧縮空気Ａ１中の水蒸気（Ｈ_２Ｏ）が膜に浸透して筒状壁から外部へ抜け出し（矢印Ａｂ参照）、水分のみが取り除かれたドライエアＡ２となって他端側から排出される。この排出されたドライエアＡ２は、レーザ発振器１のディストリビュータ５に向け送出される。膜式エアドライヤは、小型軽量であり取り付けが容易なので、エアパージユニット２０等の機器への組み込みに好適である。また、電源が不要なので、取り扱いが容易である。 More specifically, referring to FIG. 3, when compressed air A1 that has passed through the oil mist filter 22 is supplied from one end side of the moisture permeable membrane module 23a, the compressed air A1 in the compressed air A1 is caused by the difference in water vapor partial pressure inside and outside the membrane. Water vapor (H ₂ O) permeates the membrane and escapes from the cylindrical wall to the outside (see arrow Ab), and becomes dry air A2 from which only moisture has been removed, and is discharged from the other end. The discharged dry air A2 is sent to the distributor 5 of the laser oscillator 1. Since the membrane air dryer is small and light and easy to install, it is suitable for incorporation into equipment such as the air purge unit 20. Moreover, since a power supply is unnecessary, handling is easy.

上述した低露点化部２３において、上述した透湿膜モジュール（除湿フィルタ）２３ａを用いることにより、例えば露点温度が−２５℃〜−５℃程度の低露点のドライエアを生成する。露点温度は、透湿膜モジュール２３ａに供給されるパージエアの圧力で制御することができる。パージエアの露点温度は、結露を防止するために、冷却水の温度（例えば２４℃±１℃）未満に設定される。 By using the above-described moisture permeable membrane module (dehumidifying filter) 23a in the low dew point reducing unit 23 described above, for example, low dew point dry air having a dew point temperature of about −25 ° C. to −5 ° C. is generated. The dew point temperature can be controlled by the pressure of the purge air supplied to the moisture permeable membrane module 23a. The dew point temperature of the purge air is set lower than the temperature of the cooling water (for example, 24 ° C. ± 1 ° C.) in order to prevent condensation.

低露点化部２３から排出された低露点のドライエアＡ２は、流量計２４を介して送出ポートＰ２ｂに送出される。送出ポートＰ２ｂに供給されたドライエアは、エア供給路ＡＲ１を介してレーザ発振器１のディストリビュータ５に向け送出される。 The low dew point dry air A2 discharged from the low dew point reducing unit 23 is sent to the sending port P2b via the flow meter 24. The dry air supplied to the sending port P2b is sent to the distributor 5 of the laser oscillator 1 through the air supply path AR1.

上述した構成によれば、レーザ発振器１のメンテナンスのために、筐体ＫＴの扉（図示せず）を開けた場合でも、低露点のドライエアはレーザモジュール２及び電源部ＰＷの内部に直接供給されるので、各内部の空気の露点温度が急激に上昇することはない。 According to the above-described configuration, even when the door (not shown) of the housing KT is opened for maintenance of the laser oscillator 1, the low dew point dry air is supplied directly into the laser module 2 and the power supply unit PW. Therefore, the dew point temperature of the air inside each does not rise rapidly.

ファイバレーザ加工装置５１は、従来、工場内に設備され加工機等に供給されているパージ用の圧縮空気を、フィルタによる異物除去をした後に気体分離膜モジュールとして透湿膜モジュールに通して除湿し、除湿して得られた低露点のドライエアを複数の供給路に分岐し、分岐した内の一供給路を介して低露点のドライエアをレーザ発振器１に供給し、分岐した内の他の供給路を介してレーザ加工機１０に供給し、レーザ発振器１に供給された低露点のドライエアをディストリビュータ５により複数のレーザモジュールそれぞれに供給することで、レーザモジュール２内を除湿してその内部の空気の低露点化を行う。 The fiber laser processing apparatus 51 conventionally dehumidifies the purged compressed air that is installed in a factory and supplied to a processing machine or the like through a moisture permeable membrane module as a gas separation membrane module after removing foreign matter by a filter. The dry air having a low dew point obtained by dehumidification is branched into a plurality of supply paths, the dry air having a low dew point is supplied to the laser oscillator 1 through one of the branched supply paths, and the other supply paths in the branched branches The low dew point dry air supplied to the laser oscillator 1 is supplied to each of the plurality of laser modules by the distributor 5, thereby dehumidifying the inside of the laser module 2 and Reduce the dew point.

この除湿方法によれば、レーザモジュール２の内部に大流量の低露点のドライエアを供給でき、除湿動作開始からレーザ光の出力が可能となるまでの待ち時間が短くファイバレーザ加工装置の使い勝手を極めて良好にすることができる。 According to this dehumidification method, a large flow rate of low dew point dry air can be supplied to the inside of the laser module 2, and the waiting time from the start of dehumidification operation to the output of laser light is short, making the fiber laser processing apparatus very easy to use. Can be good.

上述した除湿動作は制御部ＳＧによって制御される。例えば、制御部ＳＧが、低露点のドライエアの供給経路に設置した圧力スイッチ（バルブ等）２５を制御して、単位時間あたりの低露点のドライエアの供給量を、露点温度が上昇して結露を生じない範囲で省電力となるように調節してもよい。また、低露点のドライエアの供給経路にある流量計２４により流量を監視し、流量が所定値を下回ったときにアラーム等で異常を告知するようにしてもよい。 The dehumidifying operation described above is controlled by the control unit SG. For example, the control unit SG controls a pressure switch (valve or the like) 25 installed in a low dew point dry air supply path to reduce the amount of dry air supplied at a low dew point per unit time. You may adjust so that it may become power saving in the range which does not arise. Alternatively, the flow rate may be monitored by a flow meter 24 in the low dew point dry air supply path, and an abnormality may be notified by an alarm or the like when the flow rate falls below a predetermined value.

本発明の実施形態では、上述したレーザモジュール２及び電源部ＰＷに対する低露点のドライエアの供給による除湿動作と並行して、エアコンＣによる筐体ＫＴ内の空気の温度を制御することにより、レーザモジュール２内に供給されるパージエアの温度も間接的に制御する。エアコンＣの動作は制御部ＳＧにより制御される。なお、エアコンＣによる温度制御と併せて、エアコンＣの除湿動作も行ってもよい。 In the embodiment of the present invention, the laser module is controlled by controlling the temperature of air in the casing KT by the air conditioner C in parallel with the dehumidifying operation by supplying the low-dew point dry air to the laser module 2 and the power supply unit PW. The temperature of the purge air supplied into 2 is also indirectly controlled. The operation of the air conditioner C is controlled by the control unit SG. In addition to the temperature control by the air conditioner C, the dehumidifying operation of the air conditioner C may be performed.

エアコンＣにより筐体ＫＴ内の温度を制御することで、パージエアの温度を低下させながら（又は温度上昇を抑制しながら）、パージエアをレーザモジュール２へ供給することができる。これにより、レーザモジュール２に供給された冷却水による冷却効果に加えて、レーザモジュール２内のパージエアによる冷却の相乗効果により、レーザモジュール２を効率的に冷却することができ、レーザ発振の効率を向上させることができる。 By controlling the temperature in the housing KT by the air conditioner C, the purge air can be supplied to the laser module 2 while lowering the temperature of the purge air (or suppressing the temperature rise). Thereby, in addition to the cooling effect by the cooling water supplied to the laser module 2, the laser module 2 can be efficiently cooled by the synergistic effect of the cooling by the purge air in the laser module 2, and the laser oscillation efficiency can be improved. Can be improved.

筐体ＫＴ内の温度は、エアコンＣの設定温度（例えば２８℃）±５℃に制御される。レーザモジュール２内のパージエアの温度は、筐体ＫＴ内の温度と略一致した温度（例えば２８℃±５℃）に制御されるのが好ましい。レーザモジュール２内のパージエアの温度は、レーザモジュール２内のレーザダイオードが動作するうえで許容する上限温度以下となるように制御される。 The temperature in the housing KT is controlled to a set temperature (for example, 28 ° C.) ± 5 ° C. of the air conditioner C. The temperature of the purge air in the laser module 2 is preferably controlled to a temperature (for example, 28 ° C. ± 5 ° C.) that substantially matches the temperature in the housing KT. The temperature of the purge air in the laser module 2 is controlled to be equal to or lower than the upper limit temperature allowed for the operation of the laser diode in the laser module 2.

パージエアの出口温度（エア支路ＡＲ１ａの吐出口における温度）を筐体ＫＴ内温度に近づけるか、又は筐体ＫＴ内温度と略一致させるために、パージエアを伝播するエア供給路ＡＲ１及びエア支路ＡＲ１ａを筐体ＫＴ内で有る程度引き回すことが好ましい。また、エア供給路ＡＲ１及びエア支路ＡＲ１ａをエアコンＣの送風口近傍に引き回すことが好ましい。なお、パージエアは、筐体ＫＴ内においてはレーザモジュール２にのみ供給されているが、筐体ＫＴ内の冷却が必要箇所又は筐体ＫＴ内の他の部品にも配管を用いてパージエアを供給してもよい。 In order to make the outlet temperature of the purge air (the temperature at the discharge port of the air branch AR1a) close to the temperature in the casing KT or substantially coincide with the temperature in the casing KT, the air supply path AR1 and the air branch that propagate the purge air It is preferable that the AR1a is routed to some extent within the housing KT. Further, it is preferable that the air supply path AR1 and the air branch AR1a are routed in the vicinity of the air outlet of the air conditioner C. The purge air is supplied only to the laser module 2 in the housing KT. However, the purge air is also supplied to the parts that require cooling in the housing KT or other parts in the housing KT using piping. May be.

＜実施例＞
次に、本発明の実施形態に係るファイバレーザ加工装置５１を用いたレーザ発振器１の除湿方法の実施例を説明する。外気温４０℃、湿度９５％において、レーザ発振器１の出力を４．２ｋＷとする。透湿膜モジュール２３ａに０．５ＭＰａのパージエアを供給することで、パージエアの露点温度を−１５℃程度まで除湿する。エアコンＣは、設定温度３５℃で筐体ＫＴ内の温度を制御する。そのときのパージエア温度、筐体ＫＴ内温度、外気温度の時間推移を測定した。測定結果を図４に示す。 <Example>
Next, an example of the dehumidifying method of the laser oscillator 1 using the fiber laser processing apparatus 51 according to the embodiment of the present invention will be described. At an outside temperature of 40 ° C. and a humidity of 95%, the output of the laser oscillator 1 is 4.2 kW. By supplying 0.5 MPa of purge air to the moisture permeable membrane module 23a, the dew point temperature of the purge air is dehumidified to about −15 ° C. The air conditioner C controls the temperature in the housing KT at a set temperature of 35 ° C. The time transition of the purge air temperature, the temperature inside the housing KT, and the outside air temperature at that time was measured. The measurement results are shown in FIG.

図４において、測定開始から４０分間程度はレーザ発振を行わない。このとき、露点温度が−１５℃のパージエアの供給も開始される。その後、レーザ発振を開始する。このときは露点温度が−１５℃のパージエアを継続して供給しているが、エアコンＣは動作させていない。レーザ発振の開始から１時間１０分程度経過後、露点温度が−１５℃のパージエアを継続して供給し、エアコンＣを設定温度３５℃で動作させる。図４に示すように、レーザ発振を開始するとレーザモジュール２内の温度は５０℃程度まで上昇し、筐体ＫＴ内の温度と外気温度は４０℃程度で略一致する。その後、エアコンＣの温度制御を開始することにより、筐体ＫＴ内温度は３５℃程度まで低下し、エアコンＣの温度制御及び冷却水による冷却によりレーザモジュール２の温度も３３℃程度まで低下し、筐体ＫＴ内温度に近くなっているのが分かる。 In FIG. 4, laser oscillation is not performed for about 40 minutes from the start of measurement. At this time, supply of purge air having a dew point temperature of −15 ° C. is also started. Thereafter, laser oscillation is started. At this time, purge air having a dew point temperature of −15 ° C. is continuously supplied, but the air conditioner C is not operated. After about 1 hour and 10 minutes from the start of laser oscillation, purge air having a dew point temperature of −15 ° C. is continuously supplied, and the air conditioner C is operated at a set temperature of 35 ° C. As shown in FIG. 4, when laser oscillation is started, the temperature in the laser module 2 rises to about 50 ° C., and the temperature in the housing KT and the outside air temperature are approximately the same at about 40 ° C. Thereafter, by starting the temperature control of the air conditioner C, the temperature in the housing KT is reduced to about 35 ° C., and the temperature control of the air conditioner C and cooling with cooling water also reduces the temperature of the laser module 2 to about 33 ° C., It can be seen that the temperature inside the casing KT is close.

図５に、外気温４０℃、相対湿度８０％において、エアコンＣを使用した場合と不使用の場合のレーザモジュール２内のパージエアの露点温度の時間的推移を示す。冷却水の維持温度が２４℃±１℃の場合、露点温度が冷却水の下限温度である２３℃未満となれば、レーザモジュール２内の空気中の水蒸気量が飽和水蒸気量を上回ることはなく、結露が生じない。図５から、エアコンＣを使用した場合に、露点温度が２３℃未満まで下がる時間が２分程度であり、最も早く露点温度が下がることが分かる。更にその後、エアコンＣを使用した場合は、露点温度が１５℃程度で安定していることが分かる。 FIG. 5 shows the temporal transition of the dew point temperature of the purge air in the laser module 2 when the air conditioner C is used and when it is not used at an outside air temperature of 40 ° C. and a relative humidity of 80%. When the maintenance temperature of the cooling water is 24 ° C. ± 1 ° C., the amount of water vapor in the air in the laser module 2 will not exceed the saturation water vapor amount if the dew point temperature is less than the lower limit temperature of the cooling water of 23 ° C. Condensation does not occur. FIG. 5 shows that when the air conditioner C is used, the time for the dew point temperature to drop to less than 23 ° C. is about 2 minutes, and the dew point temperature decreases most quickly. After that, when the air conditioner C is used, it can be seen that the dew point temperature is stable at about 15 ° C.

このときのエアコンＣに近い側（エアコン側温度）、エアコンＣに遠い側の温度（反対側温度）、外気温度の時間的推移を図６に示す。図６から、エアコン側温度、反対側温度のいずれも２分後程度から安定し、エアコン側温度が反対側温度よりも温度が低いことが分かる。 FIG. 6 shows temporal transitions of the side closer to the air conditioner C (air conditioner side temperature), the temperature farther from the air conditioner C (opposite side temperature), and the outside air temperature. From FIG. 6, it can be seen that both the air-conditioner side temperature and the opposite-side temperature are stable after about 2 minutes, and the air-conditioner-side temperature is lower than the opposite-side temperature.

＜レーザ発振器の除湿方法＞
次に、本発明の実施形態に係るレーザ発振器１の除湿方法の一例を説明する。ステップＳ１において、パージエアを供給開始するのと同時に、ステップＳ２において、エアコンＣにより筐体ＫＴ内温度を設定温度で制御する。ステップＳ３において、制御部ＳＧが、レーザモジュール２内の露点温度が閾値以下となったか判定する。閾値は、冷却水の温度未満に設定され、制御部ＳＧのメモリ等に予め記憶しておけばよい。レーザモジュール２内の露点温度が閾値以下となったら、制御部ＳＧは、圧力スイッチ２５を制御し、パージエアの供給量を減少させるか、又は供給を停止する。なお、レーザモジュール２内の露点温度が閾値よりも高くなった場合、パージエアの供給量を増加するか、又は供給を再開させてもよい。このように、パージエアの流量を可変させることで、起動時は急速に効果を上げ、温度及び湿度が安定した後はパージエアの流量を抑えて省電力化を図ることができる。 <Dehumidification method of laser oscillator>
Next, an example of the dehumidifying method of the laser oscillator 1 according to the embodiment of the present invention will be described. In step S1, the supply of purge air is started. At the same time, in step S2, the temperature in the housing KT is controlled by the air conditioner C at the set temperature. In step S3, the control unit SG determines whether or not the dew point temperature in the laser module 2 is equal to or lower than a threshold value. The threshold value is set to be lower than the temperature of the cooling water, and may be stored in advance in the memory of the control unit SG. When the dew point temperature in the laser module 2 becomes equal to or lower than the threshold value, the control unit SG controls the pressure switch 25 to decrease the supply amount of the purge air or stop the supply. When the dew point temperature in the laser module 2 becomes higher than the threshold value, the supply amount of purge air may be increased or the supply may be restarted. Thus, by varying the flow rate of the purge air, the effect can be rapidly increased at the time of start-up, and after the temperature and humidity are stabilized, the flow rate of the purge air can be suppressed to save power.

以上説明したように、本発明の実施形態によれば、レーザ発振器１の筐体ＫＴにエアコンＣを設置し、レーザモジュール２にパージエアを供給するのと並行して、エアコンＣにより筐体ＫＴ内の温度を制御することにより、レーザモジュール２に供給されるパージエアの温度も間接的に制御する（低下させる又は温度上昇を抑制する）ことができる。この結果、レーザモジュール２内及び筐体ＫＴ内の結露を防止することができるとともに、冷却水及びパージエアによる冷却により高い発振効率を得ることができる。 As described above, according to the embodiment of the present invention, the air conditioner C is installed in the casing KT of the laser oscillator 1 and the purge air is supplied to the laser module 2, and at the same time, the air conditioner C includes the inside of the casing KT. By controlling this temperature, the temperature of the purge air supplied to the laser module 2 can also be indirectly controlled (reduced or suppressed). As a result, condensation in the laser module 2 and the housing KT can be prevented, and high oscillation efficiency can be obtained by cooling with cooling water and purge air.

（その他の実施形態）
本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。 (Other embodiments)
Although the present invention has been described with reference to embodiments, it should not be understood that the description and drawings that form part of this disclosure limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.

本発明の実施形態では、ファイバレーザ加工装置を一例として説明したが、レーザ発振器及びレーザ加工装置の種類は特に限定されない。例えば、多波長のレーザ光を発振するＤＤＬ共振器を有するＤＤＬ加工装置にも適用可能である。特に、ＤＤＬ加工装置に対しては、ＬＤを比較的高出力させるので、ＬＤから発する熱量が大きく、本発明の実施形態に係るレーザ発振器を適用することは有効である。 In the embodiment of the present invention, the fiber laser processing apparatus has been described as an example, but the types of the laser oscillator and the laser processing apparatus are not particularly limited. For example, the present invention is also applicable to a DDL processing apparatus having a DDL resonator that oscillates multi-wavelength laser light. In particular, for a DDL processing apparatus, since the LD outputs a relatively high power, the amount of heat generated from the LD is large, and it is effective to apply the laser oscillator according to the embodiment of the present invention.

また、レーザ加工機１０へは、エアパージユニット２０の下流側で分岐された低露点のドライエアを供給してもよい。 Further, the low-dew point dry air branched on the downstream side of the air purge unit 20 may be supplied to the laser processing machine 10.

また、レーザ加工機は、ワークＷを切断するもの以外に溶接するもの或いはその他のものでもよく、加工の種類は限定されない。 Further, the laser processing machine may be welded or other than the one that cuts the workpiece W, and the type of processing is not limited.

また、レーザ発振器１の内部に、エアパージユニット２０を一体的に収容してもよい。 Further, the air purge unit 20 may be integrally accommodated in the laser oscillator 1.

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。 As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Therefore, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.

１…レーザ発振器
２…レーザモジュール
３…コンバイナ
４…ビームスイッチ
５…ディストリビュータ
６，８…温度センサ
７…露点温度センサ
１０…レーザ加工機
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…レーザヘッド
１８…加工テーブル
２０…エアパージユニット
２１…活性炭槽
２２…オイルミストフィルタ
２３…低露点化部
２３ａ…透湿膜モジュール
２４…流量計
２５…圧力スイッチ
２６…分岐部
５１…ファイバレーザ加工装置
Ａ，Ａ１…圧縮空気
Ａ２…ドライエア
ＡＲ１…エア供給路
ＡＲ１ａ、ＡＲ１ｂ…エア支路
Ｃ…エアコン
ＥＧ…光エンジン
ＦＢ１…プロセスファイバ
ＦＢ２…ユニットファイバ
ＦＢ３…フィードファイバ
ＫＴ…筐体
Ｌ…レーザ光
Ｐ１…供給ポート
Ｐ２ａ，Ｐ２ｂ…送出ポート
ＰＷ…電源部
ＰＷ１…筐体
ＲＦ…冷却部
ＲＦ１…冷却水供給部
ＲＦ２…水路系
ＳＧ…制御部
ＳＧ１…筐体
ｔ…除湿時間
Ｗ…ワーク DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Laser oscillator 2 ... Laser module 3 ... Combiner 4 ... Beam switch 5 ... Distributor 6, 8 ... Temperature sensor 7 ... Dew point temperature sensor 10 ... Laser processing machine 12 ... Collimator lens 13 ... Collimator unit 14 ... Bend mirror 15 ... Condensing Lens 16 ... Laser head 18 ... Processing table 20 ... Air purge unit 21 ... Activated carbon tank 22 ... Oil mist filter 23 ... Low dew point part 23a ... Moisture permeable membrane module 24 ... Flow meter 25 ... Pressure switch 26 ... Branch part 51 ... Fiber laser Processing equipment A, A1 ... Compressed air A2 ... Dry air AR1 ... Air supply path AR1a, AR1b ... Air branch C ... Air conditioner EG ... Optical engine FB1 ... Process fiber FB2 ... Unit fiber FB3 ... Feed fiber KT ... Housing L ... Laser light P1 ... Supply port P2a, P2b ... Delivery port PW ... Power supply unit PW1 ... Housing RF ... Cooling unit RF1 ... Cooling water supply unit RF2 ... Water channel system SG ... Control unit SG1 ... Housing t ... Dehumidification time W ... Workpiece

Claims

レーザを発振するレーザダイオードを収容するレーザモジュールと、
前記レーザモジュールを収容する筐体と、
前記レーザモジュールに接続された冷却経路と、
外部から供給されたパージ用の圧縮空気から低露点のドライエアを生成しエア供給路を介して前記レーザモジュールに向け供給するエアパージユニットと、
前記筐体内に送風口を有し前記エアパージユニットによるドライエアの供給と並行して前記筐体内の温度を制御することにより前記ドライエアの温度を制御するエアコンと、
を備え、
前記エア供給路は、前記送風口の近傍に引き回されていることを特徴とするレーザ発振器。 A laser module that houses a laser diode that oscillates the laser;
A housing for housing the laser module;
A cooling path connected to the laser module;
An air purge unit that generates dry air with a low dew point from compressed compressed air supplied from the outside and supplies the dry air to the laser module via an air supply path;
And air conditioning to control the temperature of the housing to the air purge unit according to the dry-air supply and in parallel with the casing by Ri before Symbol dry air to control the temperature of the body has a blower opening,
With
The laser oscillator, wherein the air supply path is routed in the vicinity of the blower opening.

前記エアコンが、前記レーザダイオードが許容する上限温度以下となるように、前記筐体内の温度を制御することを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器。 2. The laser oscillator according to claim 1, wherein the temperature in the housing is controlled so that the air conditioner is equal to or lower than an upper limit temperature allowed by the laser diode.

前記ドライエアの露点温度が前記冷却経路の設定温度よりも低いことを特徴とする請求項１又は２に記載のレーザ発振器。 3. The laser oscillator according to claim 1, wherein a dew point temperature of the dry air is lower than a set temperature of the cooling path.

前記ドライエアの露点温度が−２５℃〜−５℃であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ発振器。 4. The laser oscillator according to claim 1, wherein a dew point temperature of the dry air is −25 ° C. to −5 ° C. 5.

前記レーザモジュール内のパージエアの露点温度を計測する露点温度センサを更に備え、
前記レーザモジュール内のパージエアの露点温度が閾値以下となった場合に、前記パージエアの供給量を低下させることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ発振器。 A dew point temperature sensor for measuring a dew point temperature of purge air in the laser module;
5. The laser oscillator according to claim 1, wherein when the dew point temperature of the purge air in the laser module becomes a threshold value or less, the supply amount of the purge air is reduced.

請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ発振器と、
前記レーザ発振器により発振されたレーザ光を伝送する伝送ファイバと、
前記伝送ファイバにより伝送されたレーザ光を集光して被加工材を加工するレーザ加工機と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。 The laser oscillator according to any one of claims 1 to 5,
A transmission fiber for transmitting laser light oscillated by the laser oscillator;
A laser processing machine for condensing the laser beam transmitted by the transmission fiber and processing the workpiece;
A laser processing apparatus comprising:

請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ発振器の除湿方法であって、
前記エアパージユニットが前記パージ用の圧縮空気から前記低露点のドライエアを生成し、生成した前記ドライエアを前記エア供給路を介して前記レーザモジュールに向け供給するドライエア供給ステップと、
前記ドライエア供給ステップと並行して、前記エアコンにより前記筐体内の温度を制御することにより、少なくとも前記送風口の近傍に引き回した前記エア供給路を通る前記ドライエアの温度を制御するドライエア温度制御ステップと、
を含むことを特徴とするレーザ発振器の除湿方法。 A dehumidifying method for a laser oscillator according to any one of claims 1 to 5,
A dry air supply step in which the air purge unit generates dry air with a low dew point from the purged compressed air, and supplies the generated dry air to the laser module via the air supply path;
In parallel with the dry air supply step, a dry air temperature control step for controlling the temperature of the dry air passing through the air supply path routed at least in the vicinity of the air blowing port by controlling the temperature in the housing by the air conditioner; ,
A method for dehumidifying a laser oscillator, comprising: