CN109420854B - 激光加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及激光加工装置，能够保证结构上的高自由度并实现小型化和省空间化。激光加工装置具备基本单元，其向数值控制部、用于控制电动机的电动机电流控制部以及用于控制激光激励部的激光激励电流控制部供给直流电力，该基本单元具备：AC输入部，其接收交流电力；AC/DC转换部，其将从AC输入部供给的交流电力转换为直流电力并将直流电力供给到电动机电流控制部和激光激励电流控制部；以及多个连接部，其将基本单元与数值控制部、电动机电流控制部、激光激励电流控制部机械和电性地连接。

Description

激光加工装置
技术领域
本发明涉及一种激光加工装置。
背景技术
在近年来工业用中使用的数百瓦特以上的固体激光振荡器中，由于通过改良发光元件、光学部件而实现的振荡效率的提高使得装置越来越小型化。但是，根据加工用途的不同也有时存在想要变更激光振荡器的需求，在将激光振荡器搭载、组装于激光加工装置中时，依然将激光振荡器作为激光振荡器单体保存于独立的壳体中，与激光加工装置的主体分离地设置。
例如图12表示以往技术的激光加工装置61的功能块图，图13表示以往技术的激光加工装置61的具体例。
参照图12，激光加工装置61具备数值控制部62、电动机63、电动机电流控制部64、AC输入部161和163、AC/DC转换部162和164以及激光振荡器71。并且，激光振荡器71具备激光激励部65、激光激励电流控制部66、AC输入部165以及AC/DC转换部166。
AC输入部161从AC电源接收交流电力，向AC/DC转换部162供给交流电力。另外，AC输入部163从AC电源接收交流电力，向AC/DC转换部164供给交流电力。并且，AC输入部165从AC电源接收交流电力，向AC/DC转换部166供给交流电力。
AC/DC转换部162将从AC输入部161供给来的交流电力转换为直流电力，将该直流电力供给到数值控制部62。另外，AC/DC转换部164将从AC输入部163供给来的交流电力转换为直流电力，将该直流电力供给到电动机电流控制部64。并且，AC/DC转换部166将从AC输入部165供给来的交流电力转换为直流电力，将该直流电力供给到激光激励电流控制部66。
数值控制部62为控制用于移动加工点的轴和激光输出的装置。
电动机63是激光加工装置61所具备的马达，例如是为了使激光加工装置61的扫描器、加工台移动而进行驱动的马达。
电动机电流控制部64为通过控制从AC/DC转换部164向电动机63供给的驱动电流来驱动电动机63的装置。
激光激励部65为产生激光的装置。
激光激励电流控制部66为通过控制从AC/DC转换部166向激光激励部65供给的驱动电流来驱动激光激励部65的装置。
数值控制部62、电动机电流控制部64以及激光激励电流控制部66彼此可通信地进行连接，由此，如上述的那样，数值控制部62能够控制轴的行为和激光输出。
参照图13，激光加工装置61具备电动机63A～63C、激光加工装置控制板67、激光振荡器71、空调机101、光纤102、加工头103以及加工台104。另外，激光加工装置控制板67具备数值控制部62、电动机电流控制部64A～64C、AC输入部163以及AC/DC转换部164。并且，激光振荡器71具备激光激励部65、激光激励电流控制部66、AC输入部165、AC/DC转换部166。此外，在图13中，为了简化只图示出激光加工装置控制板67所具备的AC输入部163以及AC转换部164，省略AC输入部161以及AC/DC转换部162。
在加工头103中具备电动机63A。基于来自数值控制部62的指令，电动机电流控制部64A驱动电动机63A，由此加工头103移动。另外，在加工台104中具备电动机63B和63C。基于来自数值控制部62的指令，电动机电流控制部64B及64C各自分别驱动电动机63B及63C，由此加工台104移动。
另外，电动机电流控制部64A与电动机63A对应，控制要供给到电动机63A的驱动电流，由此驱动电动机63A。同样地，电动机电流控制部64B与电动机63B对应，控制要供给到电动机63B的驱动电流，由此驱动电动机63B。同样地，电动机电流控制部64C与电动机63C对应，控制要供给到电动机63C的驱动电流，由此驱动电动机63C。
激光激励部65由激光激励电流控制部66进行驱动，由此产生激光，产生的激光经由光纤102到达加工头103。另外，激光振荡器71存在的区域由空调机101进行空调管理。
如图13所记载的那样，在激光振荡器71中搭载产生用于激励激光的电力的AC/DC转换部166、和将该AC电源接收到AC/DC转换部166的AC输入部165，与这些分体地在激光加工装置61的激光加工装置控制板67中搭载有用于产生驱动电动机63A～63C的电力的AC/DC转换部164、将AC电源接收到该AC/DC转换部164的AC输入部163。
即，作为激光加工装置61整体成为以将同种电路分割的方式具有该同种电路的冗余的结构。因此，需要在激光振荡器71中也构成激光加工装置61所具备的输入单元、即组入有电源再生等节能功能、用于停电对策的自动备份功能、自动重启功能的、包括电动机的AC/DC转换部164或者电动机电流控制部64A～64C、以及具有应对200V到400V的电压的多输入电压应对功能的AC输入部163的输入单元，这会招致部件、配线的增加、控制方法的复杂化。
并且，激光振荡器71与激光加工装置控制板67分体，由此在各个壳体中产生无用的空间、配线的往来连接，妨碍了激光加工装置61整体的小型化、设置面积的减小、生产率的提高。另外，由于不必要地处理控制信号、驱动电流，使得存在发生控制系统的延迟、误动作、电力损失的弊端。
另一方面，在固体激光振荡器中，为了确保作为发光元件的半导体激光器的长寿命化和可靠性，利用冷却风扇、冷却水以及帕尔贴元件等主动地冷却半导体激光器，但半导体激光器极易结露，因此利用空调机101对周围的湿度进行管理使得不结露。如上述的那样，当激光振荡器71为与激光加工装置控制板67分体的独立的结构时，需要利用冷却器、除湿机等对激光振荡器71的壳体内部的整体或包括半导体激光器的部分整体进行空调管理。在有些情况下，空调进行到本来不需要进行空调的激光振荡器71的AC/DC转换部166、AC输入部165以及激光激励电流控制部66的部分，因此需要搭载具有不必要的高能力的空调机，妨碍了装置的小型化、成本降低、运行成本降低。
如以上那样，作为单独的单元来将激光振荡器组装于激光加工装置中的缺点较多，期望激光加工装置与激光振荡器的合理的融合。
尤其是，作为激光加工用的激光振荡器，在至今为止已经成为主流的二氧化碳激光器中，激光振荡效率低，在要得到激光加工所需的激光输出的情况下需要大的电力、电源，然而半导体激光器比二氧化碳激光器的激光振荡效率高很多倍，能够使用小型的电源，因此更加期望激光加工装置与激光振荡器的合理的融合。
关于该点，专利文献1公开了由同一电源来供应激光加工装置内的激光振荡器和电动机的电力。另外，专利文献2推想电动机与激光振荡器的控制系统、电力系统的电源系统共通化。
专利文献1：日本特开2006-095538号公报
专利文献2：日本特开平08-025077号公报
发明内容
发明要解决的问题
但是，在专利文献1中，虽然从控制单元向激光光源单元和扫描单元这双方供电，但没有特定控制单元与激光光源单元之间的连接、控制单元与扫描单元之间的连接的详细情况，并不能够保证构成激光加工装置时的高自由度。进而，也并不能够保证激光加工装置整体的小型化、电力的传输损失的降低的实现。
另外，在专利文献2中，也只是单单提示了使电源共通化，与专利文献1同样没有特定激励用电源、CPU以及轴控制电路之间的连接的详细情况，并不能够保证构成激光加工装置时的高自由度。进而也并不能够保证激光加工装置整体的小型化、电力的传输损失的减小的实现。
因此，本发明的目的是提供一种能够保证结构上的高自由度并且能够实现小型化和省空间化的激光加工装置。
用于解决问题的方案
(1)、本发明所涉及的第一激光加工装置(例如后述的激光加工装置1)具备：数值控制部(例如后述的数值控制部12)，其控制用于移动加工点的轴的运动和激光的输出；电动机(例如后述的电动机13)，其使所述轴运动；电动机电流控制部(例如后述的电动机电流控制部14)，其控制所述电动机的驱动电流；激光激励部(例如后述的激光激励部15)，其产生所述激光；激光激励电流控制部(例如后述的激光激励电流控制部16)，其控制所述激光激励部的驱动电流；以及基本单元(例如后述的基本单元11)，其向所述数值控制部、所述电动机电流控制部以及所述激光激励电流控制部供给直流电力，其中，所述基本单元具备：AC输入部(例如后述的AC输入部113)，其接收交流电力；AC/DC转换部(例如后述的AC/DC转换部114)，其将从所述AC输入部供给的交流电力转换为直流电力，将所述直流电力供给到所述电动机电流控制部和所述激光激励电流控制部；以及多个连接部(例如后述的连接部21)，所述多个连接部将所述基本单元与所述数值控制部、所述基本单元与所述电动机电流控制部、所述基本单元与所述激光激励电流控制部连接。
(2)、本发明所涉及的第二激光加工装置(例如后述的激光加工装置1A)具备：数值控制部(例如后述的数值控制部12)，其控制用于移动加工点的轴的运动和激光的输出；电动机(例如后述的电动机13)，其使所述轴运动；电动机电流控制部(例如后述的电动机电流控制部14)，其控制所述电动机的驱动电流；激光激励部(例如后述的激光激励部15)，其产生所述激光；激光激励电流控制部(例如后述的激光激励电流控制部16)，其控制所述激光激励部的驱动电流；AC/DC转换部(例如后述的AC/DC转换部114)，其将接收到的交流电力转换为直流电力，将所述直流电力供给到所述电动机电流控制部和所述激光激励电流控制部；以及基本单元(例如后述的基本单元11A)，其向所述数值控制部供给直流电力，向所述AC/DC转换部供给交流电力，其中，所述基本单元具备：AC输入部(例如后述的AC输入部113)，其接收交流电力，向所述AC/DC转换部供给所述交流电力；以及多个连接部(例如后述的连接部21)，所述多个连接部将所述基本单元与所述数值控制部、所述基本单元与所述电动机电流控制部、所述基本单元与所述激光激励电流控制部、所述基本单元与所述AC/DC转换部连接。
(3)、在(1)或(2)所记载的激光加工装置中，可以是所述多个连接部(例如后述的连接部21)中的任一连接部均能够与所述数值控制部(例如后述的数值控制部12)、所述电动机电流控制部(例如后述的电动机电流控制部14)、所述激光激励电流控制部(例如后述的激光激励电流控制部16)以及所述AC/DC转换部(例如后述的AC/DC转换部114)中的至少一种以上连接。
(4)、在(1)～(3)所记载的激光加工装置中，所述基本单元还可以具备：与所述数值控制部(例如后述的数值控制部12)、所述电动机电流控制部(例如后述的电动机电流控制部14)以及所述激光激励电流控制部(例如后述的激光激励电流控制部16)通信的通信单元(例如后述的通信单元31)；和/或电力传输单元(例如后述的电力传输单元32)，其用于将来自所述AC/DC转换部的电力传输到所述电动机电流控制部和所述激光激励电流控制部。
(5)、在(4)所记载的激光加工装置中，所述连接部(例如后述的连接部21)可以与所述通信单元(例如后述的通信单元31)、和/或所述电力传输单元(例如后述的电力传输单元32)连接。
(6)、在(4)或(5)所记载的激光加工装置中，具备：将所述电动机的反电动势再生到所述AC输入部的电源再生部(例如后述的电源再生部41)以及将激光加工产生的热能回收并且转换为电能的发电部(例如后述的发电部42)中的任一方或双方；以及蓄积从所述电源再生部和/或所述发电部供给的电力的蓄电部(例如后述的蓄电部43)，所述电源再生部、所述发电部以及所述蓄电部可以与所述电力传输单元连接。
(7)、在(6)所记载的激光加工装置中，所述电源再生部(例如后述的电源再生部41)、所述发电部(例如后述的发电部42)、所述蓄电部(例如后述的蓄电部43)中的至少一方可以与所述通信单元连接。
(8)、在(6)或(7)所记载的激光加工装置中，所述通信单元(例如后述的通信单元31)和所述电力传输单元(例如后述的电力传输单元32)可以具备与其它激光加工装置连接的连接部(例如后述的连接部22)。
发明的效果
根据本发明，能够保证结构上的高自由度并且实现激光加工装置的小型化和省空间化。
附图说明
图1是本发明的第一实施方式所涉及的激光加工装置的功能块图。
图2是本发明的第二实施方式所涉及的激光加工装置的功能块图。
图3是本发明的第三实施方式所涉及的激光加工装置的功能块图。
图4是本发明的第四实施方式所涉及的激光加工装置的功能块图。
图5是本发明的第五实施方式所涉及的激光加工装置的功能块图。
图6是本发明的第六实施方式所涉及的激光加工装置的功能块图。
图7是本发明的第七实施方式所涉及的激光加工装置的功能块图。
图8是本发明的实施例的激光加工装置的结构图。
图9是本发明的实施例的基本单元的立体图。
图10是本发明的实施例的基本单元的立体图。
图11是本发明的实施例的控制部的立体图。
图12是基于以往技术的激光加工装置的功能块图。
图13是表示基于以往技术的激光加工装置的实施方式的图。
附图标记说明
1、1A～1G：激光加工装置；1H：激光切断机；2：中央控制装置；10：激光加工系统；11、11A～11E：基本单元；12、12F、12G：数值控制部；13、13A～13C：电动机；14、14A～14C：电动机电流控制部；15：激光激励部；16：激光激励电流控制部；17：激光加工装置控制板；21、21A～21D、22A～22J：连接部；23、23A～23L：机械连接部；24、24A～24L：电连接部；25、25A、25B：机械连接部；26、26A、26B：电连接部；31、31F、31G：通信单元；32、32F、32G：电力传输单元；35、35A～35F：装置间连接单元；41：电源再生部；42：发电部；43：蓄电部；51：空调机；52：光纤；53：加工头；54：加工台；61：激光加工装置；62：数值控制部；63、63A～63C：电动机；64、64A～64C：电动机电流控制部；65：激光激励部；66：激光激励电流控制部；67：激光加工装置控制板；71：激光振荡器；101：空调机；102：光纤；103：加工头；104：加工台；111、113、161、163、165：AC输入部；112、114、162、164、166：AC/DC转换部。
具体实施方式
〔发明的概要〕
与上述重复地进行说明，在以往技术中，激光加工装置由控制用于移动加工点的轴和激光输出的数值控制部、电动机和驱动该电动机的电动机电流控制部、产生激光的激光激励部和驱动该激光激励部的激光激励电流控制部、各控制部的AC输入部以及AC/DC转换部等构成。激光振荡器以能够单独地工作的方式收纳在独立的壳体中，具有专用的AC输入部、AC/DC转换部。激光加工装置的电动机也与激光振荡器同样地需要AC输入部、AC/DC转换部。因此，作为搭载激光振荡器的激光加工装置以将AC输入部以及AC/DC转换部分割在两个部位的方式具有该AC输入部以及AC/DC转换部，使得无论在空间上还是成本上均为冗余的设计。
因此，通过将激光振荡器的AC输入部和AC/DC转换部与电动机用的AC输入部和AC/DC转换部合并来进行共通化能够削减无用的空间、部件数量。此时，在电动机所需的DC电压和激光激励部所需的DC电压不同的情况下，可以只使AC输入部共通化。
将上述共通化后的AC输入部以及AC/DC转换部集合为一个单元。在此将该单元称作“基本单元”。该基本单元可以为以单体或多个模块的形式收纳在一个壳体中的形式，也可以为集合于一个电路基板上的形式，还可以同时为这两种形式。在考虑维护性、扩展性的情况下，AC/DC转换部可以不包括在基本单元中而设为分体。在数值控制部需要AC输入部、AC/DC转换部的情况下，能够共通地使用上述共通化了的基本单元内的AC输入部和AC/DC转换部中的任一方或双方。数值控制部所需的电力相比于电动机、激光振荡器而言是微小的，因此可以在基本单元内设置数值控制部专用的电路，也可以不经由基本单元而从外部导入电力。
通过这样的激光加工装置和激光振荡器的AC/DC转换部以及AC输入部的共通化，能够将激光加工装置中拥有的节能功能、停电对策功能、多输入电压应对功能等共通地应用于激光振荡器，从而能够实现激光加工装置的小型化和高功能化。
另外，将不需要进行空调的电源部等构成部件从激光振荡器中转移到激光加工装置侧，由此能够将激光振荡器的空调范围限制在最小限度，从而能够实现节能、小型化。
此外，在本发明中，激光加工装置不仅指激光切断机，也指焊机、表面重整机、层叠造型装置等通过向材料照射激光并且控制激光和激光输出来加工材料的所有装置，不限定为激光切断机。
以下参照图1～7来详细地说明本发明的各实施方式。
〔第一实施方式〕
图1表示本发明的第一实施方式所涉及的激光加工装置1的功能块图。激光加工装置1具备基本单元11、数值控制部12、电动机13、电动机电流控制部14、激光激励部15、激光激励电流控制部16以及连接部21A～21C(之后根据情况而将这些统称为“连接部21”)。并且，基本单元11具备AC输入部111、AC/DC转换部112、AC输入部113以及AC/DC转换部114。
基本单元11为向数值控制部12、电动机电流控制部14以及激光激励电流控制部16供给直流电力的单元。此外，基本单元11像这样具有作为电力供给部的功能，但不限定于此，可以具有其它功能。
AC输入部111从AC电源接收交流电力，向AC/DC转换部112供给交流电力。
AC/DC转换部112将从AC输入部111供给来的交流电力转换为直流电力，将该直流电力经由后述的连接部21A供给到数值控制部12。
AC输入部113从AC电源接收交流电力，向AC/DC转换部114供给交流电力。
AC/DC转换部114将从AC输入部113供给来的交流电力转换为直流电力，将该直流电力经由连接部21B供给到电动机电流控制部14，并且经由连接部21C供给到激光激励电流控制部16。即，AC输入部113为由电动机电流控制部14和激光激励电流控制部16共用的AC输入部，AC/DC转换部114为由电动机电流控制部14和激光激励电流控制部16共用的AC/DC转换部。
数值控制部12为控制用于移动加工点的轴和激光输出的装置。
电动机13是激光加工装置1所具备的马达，例如是为了使激光加工装置1的扫描器、加工台移动而进行驱动的马达。
电动机电流控制部14为通过控制从AC/DC转换部114向电动机13供给的驱动电流来驱动电动机13的装置。
激光激励部15为产生激光的装置。
激光激励电流控制部16为通过控制从AC/DC转换部114向激光激励部15供给的驱动电流来驱动激光激励部15的装置。
数值控制部12、电动机电流控制部14以及激光激励电流控制部16彼此可通信地进行连接，由此，如上述的那样，数值控制部12能够控制轴的行为和激光输出。
连接部21A将AC/DC转换部112与数值控制部12机械和电性地连接。另外，连接部21B将AC/DC转换部114与电动机电流控制部14机械和电性地连接。连接部21C将AC/DC转换部114与激光激励电流控制部16机械和电性地连接。
连接部21具备用于将基本单元与各控制部机械地连接而一体化的构造、和用于将基本单元与各控制部电性地连接的构造这两方。作为基本单元与各控制部之间的机械连接，可以使用螺丝固定，也可以通过使各个壳体的一部分上具有嵌合构造来进行嵌合。作为电性连接可以使用各螺丝端子、容易插拔的连接器中的任一方或并用两方。连接部21可以具有分别用于数值控制部12、电动机电流控制部14、激光激励电流控制部16的专用的连接构造，但通过设计为能够使连接部与上述三种控制部中的任一种共通地连接，会提高各控制部相对于基本单元11的连接的自由度，使在已知的激光加工装置中追加附加轴时的操作、追加激光振荡器时的操作变得容易。
〔第一实施方式起到的效果〕
通过使电动机13与激光振荡器的AC输入部、AC/DC转换部共通化，能够削减双方的装置内的无用的空间和连接线缆的根数，从而能够实现激光加工装置1整体的小型化、电力的传输损失的减少。通过将这些共通化了的AC输入部、AC/DC转换部集合为一个基本单元11，能够实现进一步的小型化和连接线缆的减少。
另外，通过将激光振荡器的AC输入部、AC/DC转换部组装到基本单元11中，并且将激光激励电流控制部16与基本单元11连接，能够只分离激光振荡器的激光激励部15。由此，能够只对激光激励部15使用所需最小限度的空调机器，因此能够大幅度削减空调所需的电力、空调机器的成本。
另外，通过使设置有多个的连接部21共通化，任一连接部21均能够与数值控制部12、电动机电流控制部14以及激光激励电流控制部16进行连接。通过这样的结构，能够容易地在已知的激光加工装置中追加电动机、根据需要追加激光激励部15，增加控制轴数使功能增加为多系统的激光加工装置。进一步，在扩充激光加工装置的产品线时能够使产品规划、设计简单。
〔第二实施方式〕
图2表示本发明的第二实施方式所涉及的激光加工装置1A的功能块图。此外，之后对激光加工装置1A所具备的构成要素中的、与激光加工装置1所具备的构成要素相同的构成要素，使用相同的附图标记来表示，省略其说明。另外，之后主要对激光加工装置1A所具有的技术特征中的、与激光加工装置1不同的点进行详细地叙述。
在激光加工装置1A中，基本单元11A不具备AC/DC转换部114，AC/DC转换部114存在于基本单元11A的外部。另外，AC/DC转换部114经由连接部21D与基本单元11A所具备的AC输入部113机械和电性地连接。
另外，在激光加工装置1A中，在基本单元11A的外部执行从AC/DC转换部114向电动机电流控制部14和激光激励电流控制部16的电力供给。即，连接部21B仅机械地将基本单元11A与电动机电流控制部14连接，连接部21C仅机械地将基本单元11A与激光激励电流控制部16连接。
与上述一部分重复地进行说明，连接部21可以具有分别用于数值控制部12、电动机电流控制部14、激光激励电流控制部16以及AC/DC转换部114的专用的连接构造，但也可以通过设计为使连接部能够与上述三种控制部中的任一种以及AC/DC转换部共通地连接，由此来提高各控制部、AC/DC转换部相对于基本单元的连接的自由度，使得向已知的激光加工装置追加附加轴时的操作、追加激光振荡器时的操作变得容易。
〔第二实施方式起到的效果〕
在第二实施方式中也起到与第一实施方式相同的效果。并且，AC/DC转换部114存在于基本单元11A的外部，由此在AC/DC转换部114发生故障时能够简便地更换AC/DC转换部114。
〔第三实施方式〕
图3表示本发明的第三实施方式所涉及的激光加工装置1B的功能块图。此外，之后对激光加工装置1B所具备的构成要素中的、与激光加工装置1所具备的构成要素相同的构成要素，使用相同的附图标记来表示，省略其说明。另外，之后主要对激光加工装置1B所具有的技术特征中的、与激光加工装置1不同的点进行详细地叙述。
激光加工装置1B的基本单元11B除了具有激光加工装置1的基本单元11所具备的构成要素以外还具有通信单元31和电力传输单元32。
通信单元31将在数值控制部12中根据加工程序生成的轴移动指令和激光输出指令向电动机电流控制部14和激光激励电流控制部16传递。由此，能够对工件照射激光来进行期望的激光加工。此外，信号的传递可以为并行方式也可以为串行方式。
电力传输单元32从基本单元11B具备的AC/DC转换部114对经由连接部21而与基本单元11B连接的电动机电流控制部14和激光激励电流控制部16传输电力。由此能够使直流电流的传输距离最短，从而能够设为损失少的电力传输。
通信单元31和电力传输单元32可以为电路基板上的图案、铜栅等，也可以包括用于处理信号的通信控制元件、存储元件、其它控制元件以及用于降噪的滤波器、屏蔽件等EMC对策部件。通过将这些通信单元31和电力传输单元32与上述的连接部21电性地连接，能够简单快速地进行与各控制部之间的连接。具体地说，在连接部21中配置信号用和电力用的连接器，使得能够相对于各控制部插拔。为了确保机械强度，只要并用螺丝固定、嵌合等就能够构成可靠性高的控制部。
〔第三实施方式起到的效果〕
在基本单元11B中设置用于将针对数值控制部12、电动机电流控制部14以及激光激励电流控制部16的控制信号进行中继的通信单元31、以及从AC/DC转换部114对电动机电流控制部14、激光激励电流控制部16传输电力的电力传输单元32，由此能够将所需的配线的大部分收容在基本单元11B内，从而能够大幅度节省配线部件、组装的工作。
并且，通过通信单元31能够构成为各控制部以最短距离进行连接，从而激光加工装置1B的控制系统的速度、稳定性以及耐噪声性提高，能够有助于激光加工装置1B的可靠性、工作率的提高。
另外，通过电力传输单元32能够以AC/DC转换部114与电动机电流控制部14和激光激励电流控制部16之间的传输距离最短的方式进行连接，因此能够降低激光加工装置1B的电力损失，有助于节能、运行成本降低。
并且，通过连接部21来进行基本单元11B的通信单元31和电力传输单元32与各控制部之间的信号以及电力的交换，由此能够节省各控制部间的连接线缆的配线的工作，从而能够以低成本来构成激光加工装置。
〔第四实施方式〕
图4表示本发明的第四实施方式所涉及的激光加工装置1C的功能块图。此外，之后对激光加工装置1C所具备的构成要素中的、与激光加工装置1A所具备的构成要素相同的构成要素，使用相同的附图标记来表示，省略其说明。另外，之后主要对激光加工装置1C所具有技术特征中的、与激光加工装置1A不同的点进行详细地叙述。
激光加工装置1C的基本单元11C除了具有激光加工装置1A的基本单元11所具备的构成要素以外还具有通信单元31和电力传输单元32。通信单元31的功能与第三实施方式所涉及的激光加工装置1B所具备的通信单元31的功能相同，因此省略其说明。
电力传输单元32从经由连接部21D而与基本单元11C连接的AC/DC转换部114来对经由连接部21B和21C而与基本单元11C连接的电动机电流控制部14以及激光激励电流控制部16传输电力。由此，能够使直流电流的传输距离最短，从而能够实现损失少的电力传输。
〔第四实施方式起到的效果〕
在第四实施方式中也起到与第三实施方式相同的效果。尤其是，通过AC/DC转换部114存在于基本单元11C的外部，经由连接部21D来与基本单元11C连接，能够大幅度节省配线部件、组装的工作。
〔第五实施方式〕
图5表示本发明的第五实施方式所涉及的激光加工装置1D的功能块图。此外，之后对激光加工装置1D所具备的构成要素中的、与激光加工装置1B所具备的构成要素相同的构成要素，使用相同的标记来表示，省略其说明。另外，之后主要对激光加工装置1D所具有的技术特征中的、与激光加工装置1B不同的点进行详细地叙述。
在激光加工装置1B中，只有激光激励部15存在于空调区域内。另一方面，在激光加工装置1D中，激光激励电流控制部16的全部或一部分组装到激光激励部15中，由此除了激光激励部15以外，激光激励电流控制部16也存在于空调区域内。
在第一～第四实施方式中，将激光振荡器的AC输入部113和AC/DC转换部114从激光振荡器的壳体转移到基本单元11～11C内，将激光激励电流控制部16与基本单元11～11C连接。由此，作为激光振荡器只有激光激励部15留在壳体内，能够大幅度减小壳体体积。因此，激光激励部15所需的空调机也能够变更为能力小的空调机，从而能够实现装置的小型化、节能化。
在此，激光激励电流控制部16以高速的开关元件对直流电流进行脉冲调制，由此控制激光激励电流。由于使用的电流，这些元件需要充分冷却，因此如本实施方式所示的那样，可以将激光激励电流控制部16的全部或一部分组装到激光激励部15中。
〔第五实施方式起到的效果〕
在千瓦级的激光振荡器中，激光激励部15具备用于冷却激光介质的水冷部、帕尔贴元件，因此适于高效地进行激光激励电流控制部16的开关元件的冷却，作为激光加工装置1D，能够将水冷部分集成在一个部位，在可靠性提高、成本有点这方面是优选的。
另外，将激光激励电流控制部16和激光激励部15设置在同一区域中，由此配管变得简便。并且以最短距离连接激光激励部15和激光激励电流控制部16，由此能够使激光输出相对于脉冲指令的响应性更高速，从而提高激光加工质量。
〔第六实施方式〕
图6表示本发明的第六实施方式所涉及的激光加工装置1E的功能块图。此外，在之后对激光加工装置1E所具备的构成要素中的、与激光加工装置1B所具备的构成要素相同的构成要素，使用相同的标记来表示，省略其说明。另外，在之后主要对激光加工装置1E所具有的技术特征中的、与激光加工装置1B不同的点进行详细地叙述。
激光加工装置1E除了具备激光加工装置1B所具备的结构要素以外还具备电源再生部41、发电部42以及蓄电部43。这些与通信单元31和电力传输单元32连接。
电源再生部41将电动机13的反电动势、更具体地说是电动机13的减速时的再生电流再生到AC输入部113。电源再生部41可以将该再生电流蓄积在蓄电部43中。
发电部42将由于激光加工产生的热能转换为电能，并且蓄积在蓄电部43中。更具体地说，发电部42回收在激光振荡器的振荡时排出的剩余热、在加工时从工件产生的热能，并且蓄积在蓄电部43中。
蓄电部43蓄积从电源再生部41和/或发电部42供给的电力。
作为工作机械的节能化的技术之一，开发出一种将电动机的减速时的再生电流再生到AC电源、或者蓄积在蓄电部中进行再利用的技术，另一方面，关于激光加工装置正在开发高效率的固体激光器，但关于再利用能源没有取得进展。
如上述的那样，在本实施方式中，作为激光振荡器中的能量的回收方法，利用在激光振荡时产生的热量以及在加工时从工件产生的热量进行发电。
具体地说，激光振荡器的振荡效率为数十百分比，因此投入的电力的一半以上成为排热而主要被冷却水回收。另外，被照射了激光的工件被加热而温度上升。回收这些热能，并且通过发电部42转换为电能，蓄积在蓄电部43中。
另外，将电源再生部41、发电部42、蓄电部43与基本单元11E的通信单元31和电力传输单元32连接，数值控制部12判断激光加工装置1E的能量的使用状况，以减小使用电力的方式控制电源再生部41、发电部42、蓄电部43的动作，由此实现能量消耗最少的激光加工装置1E的运转。此外，蓄电部43可以为电容器等电容性器件、充电池、转换为动能的转换装置。
另外，为了提高激光加工装置1E的工作率，有时需要在停电发生时进行处置。以往，当在激光加工中发生停电时，立即停止激光振荡，在激光加工装置中，轴会由于惯性而继续移动一会儿后停止。由此，即将停电前的加工条件、位置信息丢失，因此电力恢复后的重启、再次加工花费时间、准确的再次加工变得困难。另外，有时由于加工轴的掉落导致工件、加工头损伤。
在本实施方式的激光加工装置1E中，当数值控制部12感应到停电时，利用蓄电部43中蓄积的电力来安全地停止电动机13，将即将停电前的激光加工装置1E的信息保存在数值控制部12内的非易失性的存储部中，能够迅速且准确地进行电力恢复时的恢复动作。
〔第六实施方式起到的效果〕
能够提供一种能够使激光加工装置整体将电动机的再生电力、激光加工时产生的排热能共享的、能源效率优异的激光加工装置。
另外，数值控制部12监视电动机13、激光激励部15的运转状况和各部的电力，由此能够以激光加工装置1E整体进行控制并且最优化能量的再利用，从而能够实现最优的节能运转。
〔第七实施方式〕
图7表示本发明的第七实施方式所涉及的激光加工系统10的功能块图。此外，在之后对激光加工系统10内的激光加工装置1F及1G(在之后有时将它们统称为“激光加工装置1”)所具备的构成要素中的、与激光加工装置1～1E所具备的构成要素相同的构成要素，使用相同的标记来表示，省略其说明。
激光加工系统10具备激光加工装置1F及1G和中央控制装置2，有时还具备与激光加工装置1F及1G分体的数值控制部12F及12G(在之后有时将它们统称为“数值控制部12”)。并且，激光加工系统10除了具备这些以外还具备装置间连接单元35。此外，在图7的例子中，作为激光加工装置1仅记载了激光加工装置1F及1G这两台，但不限定于此，激光加工系统10能够具备任意台数的激光加工装置1。
另外，激光加工装置1F与第三～第六实施方式所涉及的激光加工装置1B～1E同样具有通信单元31(31F)和电力传输单元32(32F)。通信单元31F具备连接部22A及22C，电力传输单元32F具备连接部22B及22D。
同样地，激光加工装置1G具有通信单元31(31G)和电力传输单元32(32G)。通信单元31G具备连接部22E及22G，电力传输单元32G具备连接部22F及22H。
此外，激光加工装置1F及1G可以与上述的第三～第六实施方式所涉及的激光加工装置1B～1E相同，例如也可以为在公知的激光加工装置中附加了通信单元31和电力传输单元32的激光加工装置。另外，激光加工装置1F及1G可以与激光加工装置1B～1E同样地具备数值控制部12作为自身的构成要素，但也可以不以自身的构成要素的方式来具备该数值控制部12，而是数值控制部12与激光加工装置1F及1G分体地存在。即，如图7所记载的那样，可以是通信单元31F连接于与激光加工装置1F分体的数值控制部12F，通信单元31G连接于与激光加工装置1G分体的数值控制部12G。
中央控制装置2为控制激光加工系统10整体的装置，在图7所记载的例子中，控制激光加工装置1F和1G以及数值控制部12F和12G。
另外，装置间连接单元35A与中央控制装置2，装置间连接单元35B与连接部22A，装置间连接单元35A与装置间连接单元35B各自连接为一组。同样地，装置间连接单元35C与连接部22C，装置间连接单元35E与连接部22E，装置间连接单元35C与装置间连接单元35E各自连接为一组。同样地，装置间连接单元35D与连接部22D，装置间连接单元35F与连接部22F，装置间连接单元35D与装置间连接单元35F各自连接为一组。
通过装置间连接单元35A及35B、连接部22A、通信单元31F、连接部22C、装置间连接单元35C及35E、连接部22E、通信单元31G、连接部22G，工作状况的信息在中央控制装置2、激光加工装置1F以及激光加工装置1G之间共享。同样地，通过连接部22B、电力传输单元32F、连接部22D、装置间连接单元35D及35F、连接部22F、电力传输单元32G、连接部22H，能够再利用的电力在激光加工装置1F以及激光加工装置1G之间共享。
当考虑在一个工厂内使用多台激光加工装置的情况时，假定虽然对于每一台激光加工装置进行了最优的电力再利用，但不能实现作为工厂整体的最优的效率的情况。作为该解决对策，如上述的那样，在多个激光加工装置间连接通信单元、电力传输单元，共享工作状况的信息和能够再利用的电力。为了控制工厂整体，可以设置合并控制多个激光加工装置的中央控制装置2，并且连接到通信单元31F及31G连接，也可以使激光加工装置的一台数值控制部12具有主机功能。
〔第七实施方式起到的效果〕
多个激光加工装置彼此连接，由此能够在多个激光加工装置间共享、分配能量，从而实现工厂整体的节能。
〔实施例〕
图8表示本发明的实施例的激光切断机1H的结构。此外，激光切断机1H以上述的第六实施方式所涉及的激光加工装置1E为基础，因此对相同的结构要素，使用相同的标记来表示，省略其详细的说明。
激光切断机1H具备电动机13A～13C(在之后有时将它们统称为“电动机13”)、激光激励部15、激光加工装置控制板17、与其它激光加工装置连接的连接部22I及22J、通信单元31、电力传输单元32、发电部42、蓄电部43、空调机51、光纤52、加工头53以及加工台54。另外，激光加工装置控制板17具备基本单元11E以及电源再生部41，基本单元11E具备数值控制部12、电动机电流控制部14A～14C(在之后有时将它们统称为“电动机电流控制部14”)、激光激励电流控制部16。此外，在图8中没有进行图示，但基本单元11E还具备AC输入部111和113以及AC/DC转换部112和114。
加工头53具备电动机13A。基于来自数值控制部12的指令，电动机电流控制部14A驱动电动机13A，由此加工头53移动。另外，加工台54具备电动机13B及13C。基于来自数值控制部12的指令，电动机电流控制部14B及14C各自驱动电动机13B及13C，由此加工台54移动。
另外，电动机电流控制部14A与电动机13A对应，控制要供给到电动机13A的驱动电流，由此驱动电动机13A。同样地，电动机电流控制部14B与电动机13B对应，控制要供给到电动机13B的驱动电流，由此驱动电动机13B。同样地，电动机电流控制部14C与电动机13C对应，控制要供给到电动机13C的驱动电流，由此驱动电动机13C。
通信单元31和电力传输单元32将基本单元11E、电源再生部41、发电部42、蓄电部43以及与其它激光加工装置进行连接的连接部22I及22J联络。由此，工作状况的信息和能够再利用的电力与其它激光加工装置之间共享。
由激光激励电流控制部16驱动激光激励部15，由此激光激励部15产生激光，产生的激光经由光纤52到达加工头53。另外，激光激励部15存在的区域由空调机51进行空调管理。
在本实施例中，以将激光振荡器以及作为电动机控制装置的构成要素的AC输入部111及113、AC/DC转换部112及114、通信单元31、电力传输单元32一体化而成的基本单元为中心来构成激光加工装置控制板17。通过设为这样的结构，能够大幅度削减激光加工装置控制板17内的配线，还节省无用的空间，能够使激光振荡器的壳体最小化。激光振荡器与电动机电流控制部14共享AC输入部113、AC/DC转换部114，将激光激励电流控制部16装设于基本单元11E，由此使该壳体成为只内置激光激励部15的大小的小型的壳体。
由此，只对激光激励部15进行作为结露对策的空管调理即可，能够实现空调机51的小型化和运行成本的降低。并且，作为次要的效果，激光振荡器的壳体最小，因此在激光切断机1H的结构中，激光激励部的配置的自由度提高，能够将激光激励部15配置在离加工头53更近的地方，从而能够缩短传输用的光纤52，还具有这样的优点是有利的。
如上述的那样，在激光切断机1H中装设作为节能功能的电动机13的电源再生部41、发电部42、用于应对停电时的蓄电部43。
在电源再生部41中，通过使在电动机13的减速时产生的电动势返回AC电源，能够期待节能效果。
另外，也能够预先从AC输入部111和113向蓄电部43蓄积电力作为停电时的轴退避、状态的备份用的电力。蓄电部43可以为能够充电的二次电池，也可以为使用多个电容器的电容器库，还可以为组合旋转电动机和惯性体而成的运动量保存装置。
发电部42使用在激光振荡器的振荡时排出的剩余热、激光加工产生的热来进行发电。具体地说考虑利用赛贝克元件等的温度差的发电方法。优选构成为发电部42中产生的电力也再生到AC电源中或蓄积在蓄电部43中。
利用电力传输单元32将激光振荡器和电动机13的AC/DC转换部114一体化，由此能够使激光切断机1H整体的能量管理统一化，从而能够实现能效良好的激光加工装置。数值控制部12通过通信单元31来管控与这些节能功能有关的控制。
在同一工厂中使用多台这样的激光切断机1H等激光加工装置的情况下，不仅是每台的能量平衡，工厂整体的管理也很重要。作为解决对策，考虑在各激光加工装置间共享剩余能量和其状态信息。在本实施例中，以各激光加工装置具有电力传输单元和通信单元为前提，设置与其它激光加工装置连接的连接部22I及22J，将多个激光振荡器连成串接。由此，有效地共享并且分配剩余能量，从而能够实现工厂整体的节能工作。为了管理该能量，可以是一台激光加工装置的数值控制部作为主机控制器来控制整体，也可以是对通信单元连接以合并控制整体这样的新的独立的控制装置来进行控制。
图9表示本实施例中的基本单元11E的立体图。基本单元11E在一个壳体内具备AC输入部113、AC/DC转换部114、机械连接部23A～23L(在之后将这些也统称为“机械连接部23”)、电连接部24A～24L(在之后将这些也统称为“电连接部24”)、通信单元31以及电力传输单元32(基本单元11E还可以具备AC输入部111及AC/DC转换部112)。另外，在通信单元31上具备电连接部24A～24F，在电力传输单元32上具备电连接部24G～24L。
通过这些机械连接部23A～23L和电连接部24A～24L，各控制部能够直接装设于基本单元11E。
基于机械连接部23实现的各控制部与基本单元11E之间的机械接合，优选为根据各控制部的质量适当地使用螺丝固定、凸部凹部的嵌入机构。
另外，各控制部通过连接器等电连接部24来与基本单元11E的通信单元31及电力传输单元32电性地连接。该电连接部24如果设为与各控制部中的任一个均能够连接的结构就能够使各控制部的装设的自由度增加，例如想要在装置工作后追加一轴等情况下，能够确保扩展性。在这样的情况下，各控制部具有各个识别标记、每个个体的参数，数值控制部12通过各控制部与数值控制部12之间的通信来识别它们，由此数值控制部12能够确认装置结构，无误地自动进行信号分配。由此，能够防止设定错误等人为错误。
在控制部间处理的电流大幅不同的情况下，相比于使电连接部24完全共通化，有时优选设为具有几个限定了连接目的地的连接部的结构。
或者，在基本单元11E中，AC输入部113、AC/DC转换部114可以组装到基本单元11E中，也可以在考虑维护性的情况下构成为简单地与基本单元11E分离。另外，也可以是，为了在搭载了各控制部的状态下进行拆卸而设为能够从背面接入，也能够如图10所示那样相对于机械连接部23和电连接部24来呈直角地配置，使更换变得容易。
图11表示各控制部的立体图。各控制部具备机械连接部25A及25B(在之后有时将它们统称为“机械连接部25”)、电连接部26A及26B(在之后有时将这些统称为“电连接部26”)。
机械连接部25A与基本单元11E的机械连接部23A～23F中的任一个卡合，机械连接部25B与基本单元11E的机械连接部23G～23L中的任一个卡合，由此各控制部与基本单元11E机械地连接。
另外，电连接部26A与基本单元11E的电连接部24A～24F中的任一个卡合，电连接部26B与基本单元11E的电连接部24G～24L中的任一个卡合，由此各控制部与基本单元11E电性地连接。此外，电连接部26A用于控制信号的发送接收，电连接部26B用于电力的供给。另外，可以使各机械连接部25和各电连接部26的配置在各控制部间共通化。
〔变形例〕
上述的实施方式为本发明的优选的实施方式，但本发明的范围不限定于上述实施方式，在不脱离本发明的主旨的范围内能够实施施加各种变更而成的方式。
例如可以通过组合上述的第一～第七实施方式来实现新的实施方式。
更具体地说，在第一～四和第六～七实施方式中，与第五实施方式同样地，不仅激光激励部15，激光激励电流控制部16也可以设置于空调区域内。
另外，在第一～第五以及第七实施方式中，与第六实施方式同样地，激光加工装置也能够设为还具备电源再生部41、发电部42、蓄电部43中的一个以上的结构。
另外，在第一～第六实施方式中，与第七实施方式同样地，也可以设为数值控制部12与激光加工装置分体的装置。

Claims (10)

1.一种激光加工装置，其特征在于，具备：
数值控制部，其控制用于移动加工点的轴的运动和激光的输出；
电动机，其使所述轴运动；
电动机电流控制部，其控制所述电动机的驱动电流；
激光激励部，其产生所述激光；
激光激励电流控制部，其控制所述激光激励部的驱动电流；
基本单元，其向所述数值控制部、所述电动机电流控制部以及所述激光激励电流控制部供给直流电力；
将所述电动机的反电动势再生到第二AC输入部的电源再生部以及将激光加工产生的热能回收并且转换为电能的发电部中的任一方或双方；以及
蓄电部，其蓄积从所述电源再生部和/或所述发电部供给的电力，
其中，所述基本单元具备：
AC输入部，其接收交流电力；
AC/DC转换部，其将从所述AC输入部供给的交流电力转换为直流电力，将所述直流电力供给到所述电动机电流控制部和所述激光激励电流控制部；
多个连接部，所述多个连接部将所述基本单元与所述数值控制部、所述基本单元与所述电动机电流控制部、所述基本单元与所述激光激励电流控制部连接；以及
通信单元和/或电力传输单元，所述通信单元与所述数值控制部、所述电动机电流控制部以及所述激光激励电流控制部通信，所述电力传输单元用于将来自所述AC/DC转换部的电力传输到所述电动机电流控制部和所述激光激励电流控制部，
所述电源再生部、所述发电部以及所述蓄电部与所述电力传输单元连接。
2.根据权利要求1所述的激光加工装置，其特征在于，
所述多个连接部中的任一连接部均能够与所述数值控制部、所述电动机电流控制部、所述激光激励电流控制部以及所述AC/DC转换部中的至少一种以上连接。
3.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其特征在于，
所述连接部与所述通信单元和/或所述电力传输单元连接。
4.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其特征在于，
所述电源再生部、所述发电部、所述蓄电部中的至少一方与所述通信单元连接。
5.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其特征在于，
所述通信单元和所述电力传输单元具备与其它激光加工装置连接的连接部。
6.一种激光加工装置，其特征在于，具备：
数值控制部，其控制用于移动加工点的轴的运动和激光的输出；
电动机，其使所述轴运动；
电动机电流控制部，其控制所述电动机的驱动电流；
激光激励部，其产生所述激光；
激光激励电流控制部，其控制所述激光激励部的驱动电流；
AC/DC转换部，其将接收到的交流电力转换为直流电力，将所述直流电力供给到所述电动机电流控制部和所述激光激励电流控制部；
基本单元，其向所述数值控制部供给直流电力，向所述AC/DC转换部供给交流电力；
将所述电动机的反电动势再生到第二AC输入部的电源再生部以及将激光加工产生的热能回收并且转换为电能的发电部中的任一方或双方；以及
蓄电部，其蓄积从所述电源再生部和/或所述发电部供给的电力，
其中，所述基本单元具备：
AC输入部，其接收交流电力，向所述AC/DC转换部供给所述交流电力；
多个连接部，所述多个连接部将所述基本单元与所述数值控制部、所述基本单元与所述电动机电流控制部、所述基本单元与所述激光激励电流控制部、所述基本单元与所述AC/DC转换部连接；以及
通信单元和/或电力传输单元，所述通信单元与所述数值控制部、所述电动机电流控制部以及所述激光激励电流控制部通信，所述电力传输单元用于将来自所述AC/DC转换部的电力传输到所述电动机电流控制部和所述激光激励电流控制部，
所述电源再生部、所述发电部以及所述蓄电部与所述电力传输单元连接。
7.根据权利要求6所述的激光加工装置，其特征在于，
所述多个连接部中的任一连接部均能够与所述数值控制部、所述电动机电流控制部、所述激光激励电流控制部以及所述AC/DC转换部中的至少一种以上连接。
8.根据权利要求6或7所述的激光加工装置，其特征在于，
所述连接部与所述通信单元和/或所述电力传输单元连接。
9.根据权利要求6或7所述的激光加工装置，其特征在于，
所述电源再生部、所述发电部、所述蓄电部中的至少一方与所述通信单元连接。
10.根据权利要求6或7所述的激光加工装置，其特征在于，
所述通信单元和所述电力传输单元具备与其它激光加工装置连接的连接部。
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