JP2019195004A - レーザ発振器 - Google Patents

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Abstract

【課題】小型のレーザ発振器を提供すること。【解決手段】レーザ発振器１は、入力電源２１〜２４と、電源の電圧を調整するトランス部１０と、トランス部に接続される発振器部４０と、を備える。発振器部４０は、トランス部１０によって調整された電圧に応じたレーザ光を出力する。トランス部１０は、発振器部４０の少なくとも一部の下方に配置される。【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、レーザ発振器に関する。
従来、レーザ光を用いてワークを加工するレーザ加工機が知られている。レーザ加工機には、ワークに照射するレーザ光を生成するためのレーザ発振器が設けられる。レーザ光の出力強度を調整するには、ＬＤモジュールに流れる電流を調整する必要があるが、このために、電流を調整する電源ユニットが備えられている。
電源ユニットは、各国の電源事情の相違に応じて、配電盤等から供給される電源電圧を、レーザ発振器の入力電圧に適合するように調整する。例えば、電源電圧は、米国では４８０［Ｖ］、又、中国では３８０［Ｖ］である一方、レーザ発振器の入力電圧は２００［Ｖ］として設計されている場合がある。この場合、電源ユニットは、電源電圧を２００［Ｖ］に降圧するために、トランスを備えているのが一般的である。
レーザ発振器の電源ユニットは、一般的にレーザ発振器とは別に設けられている。例えば、特許文献１のレーザ発振器では、レーザ発振器が収容されるキャビネットの外部に隣接して、電源ユニットを収容するキャビネットが設置されている。
特開２０１７−１０３４１３号公報
しかしながら、レーザ光の出力強度を高くする場合には、トランスを多数設ける必要がある。この場合、発振器の電源ユニットに多数のトランスが収容されるため、電源ユニットが大きくなり設置面積も広くなる。このように、特許文献１等の一般的な技術では、発振器が全体として大型化してしまうことがあった。
本発明は、小型のレーザ発振器を提供することを目的とする。
（１）本発明のレーザ発振器（例えば、後述のレーザ発振器１）は、電源の電圧を調整するトランス部（例えば、後述のトランス部１０）と、前記トランス部において調整された電圧を発振器部へ入力する、入力電源部と、前記入力電源部に接続され、前記入力電源部の電圧に応じたレーザ光を出力する発振器部（例えば、後述の発振器部４０）と、を備え、前記トランス部は、前記発振器部の少なくとも一部の下方に配置されることを特徴とする。
（２） （１）のレーザ発振器において、前記トランス部には複数のトランス（例えば、後述のトランス１１〜１４）有するとともに、前記入力電源部は複数の入力電源（入力電源２１〜２６）を有し、前記複数のトランスごとに前記入力電源が設けられてもよい。
（３） （１）又は（２）のレーザ発振器において、前記トランス部は、複数の入力端子（例えば、後述の入力端子ＬＡ１〜ＬＡ３）と、前記複数の入力端子の夫々に対応する複数の出力端子（例えば、後述の出力端子ＲＡ１〜ＲＡ３）と、を有し、前記トランス部は、前記複数の入力端子の夫々から入力された電圧を所定の電圧に変換して、前記対応する複数の出力端子から出力してもよい。
（４） （１）から（３）のいずれかのレーザ発振器において、前記入力電源部の前段に、前記トランス部の力率を改善するための力率制御ユニット（例えば、後述のリアクトル１５〜１８）をさらに備えてもよい。
本発明によれば、小型のレーザ発振器を提供することが出来る。
本発明の第１の実施形態に係るレーザ発振器の外観を示す正面図である。 本発明の第１の実施形態に係るレーザ発振器の外観を示す側面図である。 本発明の第１の実施形態に係るレーザ発振器の電気的な構成を示す図である。 本発明の第１の実施形態に係るトランスの詳細図である。 本発明の第２の実施形態に係る外観を示す正面図である。 本発明の第３の実施形態に係るレーザ発振器の電気的な構成を示す図である。
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１Ａは本発明の第１の実施形態に係るレーザ発振器の外観を示す正面図であって、図１Ｂはその側面図である。以下では、紙面の表から裏へ向かう方向をキャビネット２の前方、その逆の方向を後方、紙面の上下方向をキャビネット２の上下方向、紙面の左右方向をキャビネット２の左右方向と定義する。
レーザ発振器１は、キャビネット２と、キャビネット２に収容されるトランス部１０、入力電源部２０、及び発振器部４０を備える。発振器部４０はトランス部１０に接続されている。トランス部１０は、入力電源部２０に接続されており、入力電源部２０からの電圧を調整して発振器部４０に入力する。
図１Ａ及び図１Ｂにおいて、トランス部１０は、発振器部４０及び入力電源部２０の下方に配置されている。この配置は一例であるが、トランス部１０は入力電源部２０及び発振器部４０に比べて相対的に重量が大きいため、下方に備えられることが好ましい。
入力電源部２０には、入力電源２１〜２６として示されるように、複数の入力電源が備えられている。トランス部１０にもまた、図示しない複数のトランスが備えられており、トランスごとに入力電源が接続されている。発振器部４０には、レーザキャビティユニット４１〜５２が設けられており、例えば、レーザキャビティユニット４１は入力電源２１に接続され、レーザキャビティユニット４２は入力電源２２に接続されている。同様に、他のレーザキャビティユニット４３〜５２の夫々は、入力電源２３〜３２に接続されている。
レーザキャビティユニット４１〜５２の上部にはビームコンバイナ５３が取り付けられている。ビームコンバイナ５３は、複数のレーザキャビティユニット４１〜５２の全て又は何れかのレーザ光を合成する。合成されたレーザ光は、図１Ａには図示されないレーザ加工ヘッドから出力される。
図２は、本発明の第１の実施形態に係るレーザ発振器の電気的な構成を示す図である。簡単のため図１の一部分が図２に示されるものとする。レーザ発振器１は、配電盤３から供給される電力によって作動する。レーザ発振器１は、配電盤３からの電力の入力側から順に、トランス部１０、入力電源部２０、発振器部４０を備える。配電盤３によって印加された電圧は、トランス部１０において入力電源部２０に適合する電圧に変換され、発振器部４０に印加される。発振器部４０は入力電源部２０からの電流に応じたレーザ光を出力する。
トランス部１０はトランス１１〜１４を備える。入力電源部２０は、入力電源２１，２２、除湿機６１、及び制御電源６２を備える。トランス部のトランス１１〜１４は、入力電源ごとに設けられている。即ち、トランス１１は入力電源２１に接続され、トランス１２は入力電源２２に接続され、トランス１３は除湿機６１の入力電源に接続され、又トランス１４は制御電源６２に接続される。
トランス１１は、レーザキャビティユニット４１の要求電圧に応じた電源電圧を与えるために、配電盤３の電圧をトランス１１において昇圧又は降圧して入力電源２１へ入力する。トランス１２もまた入力電源２２の要求電圧に応じて同様の処理を行う。トランス１３は除湿機６１の入力電源の電圧に適合するように、又トランス１４は制御電源６２の要求電圧に適合するように、配電盤３の電圧を調整する。
発振器部４０は、レーザキャビティユニット４１，４２、ビームコンバイナ５３、及びレーザ加工ヘッド３８を備える。レーザキャビティユニット４１は、入力電源２１において調整された電圧に応じたレーザ光を生成し、レーザキャビティユニット４２は、入力電源２２において調整された電圧に応じたレーザ光を生成する。ビームコンバイナ５３は、レーザキャビティユニット４１，４２において生成されたレーザ光を合成してレーザ加工ヘッドへ入力する。レーザ加工ヘッド３８は、ワークに対してレーザ光を照射する。一方、除湿機６１は、調整された電圧に基づいて除湿運転を行う。
図３は、本発明の第１の実施形態に係るトランスの詳細図である。ここでは、トランス１１〜１４を区別しない場合、トランス１１として説明する。トランス１１は、複数の入力端子ＬＡ１〜ＬＡ３、ＬＢ１〜ＬＢ３、及びＬＣ１〜ＬＣ３を有し、異なる電圧範囲の電圧が入力される。何れの入力端子に電圧を入力しても、出力端子ＲＡ１〜ＲＡ３，ＲＢ１〜ＲＢ３には同一の電圧が出力される。
トランス１１は、トランス１１の入力端子毎に異なる電圧を印加すると、出力端子から一定の電圧を出力することが出来る。例えば、入力端子ＬＡ１〜ＬＡ３には５００［Ｖ］以上の電圧を入力し、出力端子ＲＡ１〜ＲＡ３，ＲＢ１〜ＲＢ３からは一定の２００［Ｖ］を出力する。入力端子ＬＢ１〜ＬＢ３には４８０［Ｖ］の電圧を入力し、出力端子ＲＡ１〜ＲＡ３，ＲＢ１〜ＲＢ３からは一定の電圧２００［Ｖ］を出力する。又、入力端子ＬＣ１〜ＬＣ３には３８０［Ｖ］〜４００［Ｖ］の電圧を入力し、出力端子ＲＡ１〜ＲＡ３，ＲＢ１〜ＲＢ３からは一定の電圧２００［Ｖ］を出力する。図中の黒丸は極性を示し、出力端子は、例えばデルタ結線に配線される。
図４は、第２の実施形態に係る外観を示す正面図である。第１の実施形態との違いは、トランス部１０の配置である。トランス部１０は、発振器部４０の一部の下方に配置されている。トランス部１０の右方に入力電源部２０が設けられ、トランス部１０と入力電源部２０に亘って、その上方に発振器部４０が備えられている。又、トランス部１０には、トランス１１〜１６が設けられている。
図５は、第３の実施形態に係るレーザ発振器の電気的な構成を示す図である。第１の実施形態との違いは、入力電源部２０の前段にリアクトル１５〜１８が更に設けられている点である。リアクトル７１〜７４は、力率を改善するための力率制御ユニットの一例である。
トランス１１と入力電源２１との間にリアクトル１５、トランス１２と入力電源２２との間にリアクトル１６、トランス１３と除湿機６１との間にリアクトル１７、及び、トランス１４と制御電源６２との間にリアクトル１８が設けられる。リアクトル１５〜１８は、トランス１１〜１４の力率を改善するインダクタンスであるが、代わりに力率調整回路で力率を１に近づけるための電気回路であってもよい。また、リアクトル１５〜１８は入力電源部２０の中に設けられてもよい。
本発明の上述の実施形態によれば、以下の効果を奏する。
図１Ａ及び図１Ｂに示されるように、トランス部１０が、発振器部４０及び入力電源部２０に対して上下方向に配置されるため、左右方向に配置される場合と比較して、設置面積が相対的に小さくなる利点がある。これは、レーザ発振器１の出力強度を高めるためにトランスの数が増加する場合においても、トランス部１０が収容される領域の上下方向の長さが増加しても、左右方向の長さは増加しない。
また、図３に示されるトランス１１によれば、国によって異なる種々の電圧源、例えば、異なる電圧や異なる結線方式の電源に対しても、所定の電圧を出力することが出来る。さらに、図５に示されるような力率制御ユニットが入力電源部２０の前段に設けられることにより、無効電流が減少し、その結果、トランス部１０に流れる電流が減少するため、トランス部１０を小型化することが可能となる。
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に係るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じるもっとも好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。
例えば、前述した実施形態では、力率制御ユニットとしてリアクトルを用いたが、これに限定されず、入力電源部２０に接続可能な種々の整流回路が適用されてもよい。また、図１Ａ及び図１Ｂにおいて、トランス部１０、入力電源部２０、及び発振器部４０の配置の上下関係はこれに限定されない。例えば、ビームコンバイナ３７はより下方に配置されてもよく、又、キャビネット２の耐荷重に応じてトランス部１０が入力電源部２０や発振器部４０よりも上方に配置されてもよい。更には、上述のキャビネット２は、複数に分離されていてもよく、レーザ発振器１は、分離されたキャビネット２が積み重ねられる構成であってもよい。
１…レーザ発振器，２…キャビネット，３…配電盤，１０…トランス部，１５〜１８…リアクトル，２０…入力電源部，２１〜３２…入力電源，４０…発振器部，４１〜５２…レーザキャビティユニット，５３…ビームコンバイナ，３８…レーザ加工ヘッド，ＬＡ１〜ＬＡ３…入力端子，ＬＢ１〜ＬＢ３…入力端子，ＬＣ１〜ＬＣ３…入力端子，ＲＡ１〜ＲＡ３…出力端子，ＲＢ１〜ＲＢ３…出力端子

Claims (4)

  1. 電源電圧を調整するトランス部と、
    前記トランス部において調整された電圧を発振器部へ入力する、入力電源部と、
    前記入力電源部に接続され、前記入力電源部の電圧に応じたレーザ光を出力する発振器部と、を備え、
    前記トランス部は、前記発振器部の少なくとも一部の下方に配置される、レーザ発振器。
  2. 前記トランス部は複数のトランスを有するとともに、
    前記入力電源部は複数の入力電源を有し、
    前記トランスごとに前記入力電源が設けられる、請求項１に記載のレーザ発振器。
  3. 前記トランスは、複数の入力端子と、前記複数の入力端子の夫々に対応する複数の出力端子と、を有し、
    前記トランスは、前記複数の入力端子の夫々から入力された電圧を所定の電圧に変換して、前記対応する複数の出力端子から出力する、請求項１又は２に記載のレーザ発振器。
  4. 前記入力電源部の前段に、前記トランス部の力率を改善するための力率制御ユニットをさらに備える、請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザ発振器。
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