JP2022111509A - laser oscillator - Google Patents

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康之 田中
Yasuyuki Tanaka
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Abstract

To provide a compact laser oscillator with a low price, which is low in failure risk even if the oscillator is directly connected to a switchboard without a transformer therebetween.SOLUTION: A laser oscillator 1 emitting a laser beam includes: a feeder circuit 10 receiving power supply from an external power supply 2; and a plurality of branch circuits 20-n which is branched from the feeder circuit 10 and to each of which power from the external power supply 2 is distributed via the feeder circuit 10. The feeder circuit 10 has a breaker 11 connected to the external power supply 2, and a current-limiting fuse 12 connected between the breaker 11 and a branch point P of the plurality of branch circuits 20-n from the feeder circuit 10. Each of the plurality of branch circuits 20-n has: a power supply unit 21 to generate power for laser beam emission on the basis of, power distributed from the feeder circuit 10 via the branch point P; and a laser cavity unit 22 which is connected to an output side of the power supply unit 21 and which emits a laser beam on the basis of, the power for laser beam emission.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、レーザ発振器に関する。 The present invention relates to laser oscillators.

レーザ発振器は、例えばレーザ加工装置にレーザ光を供給するために用いられる。レーザ発振器は、外部電源から供給された電力に基づいてレーザ光を生成して外部へ出力する。レーザ発振器は、外部電源からの電力の供給を受けるフィーダ回路とフィーダ回路から分岐して構成される複数の分岐回路とで構成され、各分岐回路にはレーザ光を出力するレーザキャビティユニットが設けられる。 A laser oscillator is used, for example, to supply a laser beam to a laser processing apparatus. The laser oscillator generates laser light based on power supplied from an external power source and outputs the laser light to the outside. The laser oscillator is composed of a feeder circuit that receives power from an external power supply and a plurality of branch circuits branched from the feeder circuit, and each branch circuit is provided with a laser cavity unit that outputs laser light. .

例えば、特許文献1には、「レーザ装置1は、レーザ光を出力するための部品群として、LDモジュール2、キャビティ3、電源部4、動力遮断部5、レーザ光制御部6を備える。」、「LDモジュール2は、レーザ光を発生させるレーザ光源である。LDモジュール2は、複数のレーザダイオードにより構成される。LDモジュール2は、電源部4から供給された電流に応じた強さのレーザ光を発生させる。各レーザダイオードで発生したレーザ光は、光ファイバケーブルを介してキャビティ3に送出される。」、及び、「キャビティ3は、LDモジュール2から送出されたレーザ光を増幅する部品である。各レーザダイオードで発生したレーザ光は、キャビティ3で増幅され、光ファイバケーブルを介して外部のレーザ加工装置51に出力される。」と記載されている。 For example, in Patent Document 1, "The laser device 1 includes an LD module 2, a cavity 3, a power source section 4, a power cutoff section 5, and a laser light control section 6 as a group of components for outputting laser light." , "The LD module 2 is a laser light source that generates laser light. The LD module 2 is composed of a plurality of laser diodes. A laser beam is generated, and the laser beam generated by each laser diode is transmitted to the cavity 3 through an optical fiber cable.” and “The cavity 3 amplifies the laser beam transmitted from the LD module 2. Laser light generated by each laser diode is amplified in the cavity 3 and output to an external laser processing device 51 via an optical fiber cable."

例えば、特許文献2には、「SPDは、過渡的な過電圧を制限し、サージ電流を接地へ分流することを目的とするデバイスで非直線素子を内蔵している。」と記載されている。 For example, Patent Document 2 states that "SPDs are devices intended to limit transient overvoltages and shunt surge currents to ground, and contain non-linear elements."

配電盤から供給される交流電圧は国や地域によって異なる。特定の国や地域によっては、一定の規格で大量生産されたレーザ発振器を利用するために、配電盤から供給される交流電圧をトランスにてレーザ発振器の定格入力電圧の範囲内に収めるように降圧または昇圧しなければならないことがある。例えば、定格入力電圧が交流200Vであるレーザ発振器を、他の大きさ(例えば交流400Vや交流480Vなど)の交流入力電圧の下で動作させる場合は、レーザ発振器の交流入力側にトランスを設けてレーザ発振器の交流入力電圧を、定格入力電圧に合うように降圧しなければならない。一方で、トランスは物理的なサイズが大きく重量もあり価格も高いことから、トランスを介さずにレーザ発振器を配電盤に直結できるようにするためにレーザ発振器の定格入力電圧を配電盤の電圧に合わせる設計を行うことで、レーザ発振器の導入コストを抑えることも行われている。 The AC voltage supplied from the switchboard differs depending on the country or region. Depending on the specific country or region, in order to use laser oscillators mass-produced according to certain standards, the AC voltage supplied from the switchboard is stepped down or reduced using a transformer so that it is within the range of the rated input voltage of the laser oscillator. Sometimes you have to step up. For example, if a laser oscillator with a rated input voltage of 200 V AC is to be operated under an AC input voltage of another magnitude (for example, 400 V AC or 480 V AC), a transformer should be provided on the AC input side of the laser oscillator. The AC input voltage of the laser oscillator must be stepped down to match the rated input voltage. On the other hand, transformers are physically large, heavy, and expensive, so we designed the laser oscillator's rated input voltage to match the voltage of the switchboard so that the laser oscillator can be directly connected to the switchboard without going through a transformer. By doing so, the introduction cost of the laser oscillator is also suppressed.

特開2019-047017号公報JP 2019-047017 A 特開2010-074971号公報JP 2010-074971 A

レーザ発振器を配電盤にトランスを介さずに直結すると、短絡時、地絡時あるいは落雷時に発生する過電流によりレーザ発振器及びその周辺機器が故障するリスクが大きくなる。例えば、米国向けの産業用制御盤(Industrial Control Panel)には、米国電気設備基準に従い、SCCR(Short-Circuit Current Rating:短絡電流定格)の値を表示する義務がある。SCCRは、各動力回路機器が持つ短絡電流に耐えられる限界の電流値を指し、この「耐えられる」とは「その機器が壊れてもいいが隣接するその他の機器へ危害を及ぼさない」ことを意味する。レーザ発振器では、例えば50kA以上といった高いSCCRが要求されることから、レーザ発振器をトランスを介さずに配電盤に直結することによる故障リスクを回避するために、従来より、フィーダ回路及び分岐回路のそれぞれに、限流ヒューズが設けられていた。しかしながら、限流ヒューズは高価であることから、レーザ発振器が高価となってしまう欠点がある。また、過電流により限流ヒューズが溶断した場合には、限流ヒューズの交換作業が必要となり、その交換作業中は、レーザ発振器の稼働が停止し、レーザ発振器を備える装置の稼働効率が低下してしまう欠点がある。 If the laser oscillator is directly connected to the switchboard without a transformer, there is a high risk that the laser oscillator and its peripheral devices will break down due to overcurrent that occurs during a short circuit, ground fault, or lightning strike. For example, Industrial Control Panels for the US are required to display SCCR (Short-Circuit Current Rating) values in accordance with US electrical installation standards. SCCR refers to the limit current value that each power circuit device can withstand short-circuit current, and this "withstand" means "even if the device breaks down, it does not harm other adjacent devices". means. Laser oscillators are required to have a high SCCR of, for example, 50 kA or more. Therefore, in order to avoid the risk of failure caused by directly connecting a laser oscillator to a switchboard without going through a transformer, conventionally, each of the feeder circuit and the branch circuit , was provided with a current-limiting fuse. However, since the current-limiting fuse is expensive, there is a drawback that the laser oscillator is expensive. In addition, if the current-limiting fuse melts due to overcurrent, it will be necessary to replace the current-limiting fuse. During the replacement work, the operation of the laser oscillator will stop, and the operating efficiency of the device equipped with the laser oscillator will decrease. There is a drawback.

また、配電盤にトランスを介さず直結する運用を想定してレーザ発振器を設計すると、レーザ発振器の一構成要素であるレーザキャビティユニット内の絶縁距離を十分に確保しなければならず、その結果、レーザキャビティユニットが大型化し、ひいてはレーザ発振器が大型化してしまう欠点がある。 In addition, when designing a laser oscillator assuming that it will be directly connected to a switchboard without a transformer, it is necessary to secure a sufficient insulation distance within the laser cavity unit, which is one of the components of the laser oscillator. There is a drawback that the size of the cavity unit is increased, which in turn increases the size of the laser oscillator.

したがって、配電盤にトランスを介さずに直結しても故障リスクの低い小型で低価格のレーザ発振器が望まれている。 Therefore, there is a demand for a small, low-cost laser oscillator that has a low risk of failure even if it is directly connected to a switchboard without a transformer.

本開示の一態様によれば、レーザ光を出力するレーザ発振器は、外部電源から電力の供給を受けるフィーダ回路と、フィーダ回路から分岐して構成される複数の分岐回路であって、複数の分岐回路の各々は、フィーダ回路を介して外部電源からの電力が分配される分岐回路と、を備え、フィーダ回路は、外部電源に接続されるブレーカと、ブレーカとフィーダ回路からの複数の分岐回路の分岐点との間に接続される限流ヒューズと、を有し、複数の分岐回路の各々は、フィーダ回路から分岐点を介して分配された電力に基づいてレーザ光出力用電力を生成する電源ユニットと、電源ユニットの出力側に接続され、レーザ光出力用電力に基づいてレーザ光を出力するレーザキャビティユニットと、を有する。 According to one aspect of the present disclosure, a laser oscillator that outputs laser light includes a feeder circuit that receives power supply from an external power source and a plurality of branch circuits branched from the feeder circuit, wherein the plurality of branch circuits Each of the circuits comprises a branch circuit to which power from an external power source is distributed via a feeder circuit, the feeder circuit having a breaker connected to the external power source and a plurality of branch circuits from the breaker and feeder circuit. and a current limiting fuse connected between the branch point, wherein each of the plurality of branch circuits generates power for laser light output based on power distributed from the feeder circuit via the branch point. and a laser cavity unit that is connected to the output side of the power supply unit and that outputs laser light based on power for laser light output.

本開示の一態様によれば、配電盤にトランスを介さずに直結しても故障リスクの低い小型で低価格のレーザ発振器を実現することができる。 According to one aspect of the present disclosure, it is possible to realize a small, low-cost laser oscillator that has a low risk of failure even if it is directly connected to a switchboard without a transformer.

本開示の第1の実施形態によるレーザ発振器を示す図である。1 illustrates a laser oscillator according to a first embodiment of the present disclosure; FIG. 本開示の第2の実施形態によるレーザ発振器を示す図である。Fig. 3 shows a laser oscillator according to a second embodiment of the present disclosure; 本開示の第3の実施形態によるレーザ発振器を示す図である。Fig. 3 shows a laser oscillator according to a third embodiment of the present disclosure; 本開示の第4の実施形態によるレーザ発振器を示す図である。FIG. 4 illustrates a laser oscillator according to a fourth embodiment of the present disclosure; 分岐端子台を例示する斜視図である。It is a perspective view which illustrates a branch terminal block.

以下図面を参照して、レーザ発振器について説明する。理解を容易にするために、図面は縮尺を適宜変更している。また、図面に示される形態は実施するための一つの例であり、図示された形態に限定されるものではない。 A laser oscillator will be described below with reference to the drawings. In order to facilitate understanding, the drawings are appropriately scaled. Moreover, the form shown in drawing is one example for implementing, and it is not limited to the illustrated form.

図1は、本開示の第1の実施形態によるレーザ発振器を示す図である。 FIG. 1 is a diagram showing a laser oscillator according to a first embodiment of the present disclosure; FIG.

本開示の第1の実施形態及び後述する第2及び第3の実施形態によるレーザ発振器1は、レーザ加工装置3にレーザ光を供給する装置である。レーザ加工装置3は、加工ヘッド(図示せず)からレーザ光を出射してワークを加工する装置である。外部電源2は、商用交流三相電源であり、一般的には配電盤を介して所定の電圧(例えば、交流200V、交流400V、または交流480Vなど)の電力をレーザ発振器1などの電気機器に供給する。以下の説明では、配電盤を外部電源2と同義に扱うことがある。 A laser oscillator 1 according to the first embodiment of the present disclosure and second and third embodiments described later is a device that supplies a laser beam to a laser processing device 3 . The laser processing device 3 is a device that processes a workpiece by emitting a laser beam from a processing head (not shown). The external power supply 2 is a commercial AC three-phase power supply, and generally supplies power of a predetermined voltage (for example, AC 200 V, AC 400 V, or AC 480 V) to electrical equipment such as the laser oscillator 1 via a switchboard. do. In the following description, the switchboard may be treated synonymously with the external power supply 2 .

本開示の第1の実施形態及び後述する第2及び第3の実施形態によるレーザ発振器1は、フィーダ回路10と複数の分岐回路20-1~20-n(ただしnは2以上の整数、以下同様。)とを備える。フィーダ回路10は、外部電源2から電力の供給を受ける。フィーダ回路10は、例えば外部電源2(すなわち配電盤)から供給される電圧がレーザ発振器の定格電圧範囲内に収まる場合はトランスを介さずに外部電源2に直結(すなわち配電盤に直結)されてもよい。複数の分岐回路20-1~20-nは、フィーダ回路10から分岐点Pにおいて分岐して構成されるものである。複数の分岐回路20-1~20-nの各々は、フィーダ回路10を介して外部電源2からの電力が分配される。 The laser oscillator 1 according to the first embodiment of the present disclosure and the second and third embodiments described later includes a feeder circuit 10 and a plurality of branch circuits 20-1 to 20-n (where n is an integer of 2 or more, hereinafter Similarly.) and provided. The feeder circuit 10 receives power supply from the external power source 2 . The feeder circuit 10 may be directly connected to the external power supply 2 (i.e., the switchboard) without a transformer if the voltage supplied from the external power supply 2 (i.e., switchboard) falls within the rated voltage range of the laser oscillator. . A plurality of branch circuits 20-1 to 20-n are configured by branching from the feeder circuit 10 at a branch point P. FIG. Power from the external power supply 2 is distributed to each of the plurality of branch circuits 20-1 to 20-n via the feeder circuit 10. FIG.

本開示の第1の実施形態によるレーザ発振器1において、フィーダ回路10は、ブレーカ11と限流ヒューズ12とを有する。ブレーカ11の一端には外部電源2が接続されるとともに他の一端には限流ヒューズ12が接続される。限流ヒューズ12は、ブレーカ11の外部電源2が接続されない側の一端と、フィーダ回路10と複数の分岐回路20-1~20-nとの分岐点Pと、の間に接続される。 In laser oscillator 1 according to the first embodiment of the present disclosure, feeder circuit 10 has breaker 11 and current limiting fuse 12 . An external power source 2 is connected to one end of the breaker 11 and a current limiting fuse 12 is connected to the other end. The current-limiting fuse 12 is connected between one end of the breaker 11 to which the external power supply 2 is not connected and a branch point P between the feeder circuit 10 and the plurality of branch circuits 20-1 to 20-n.

ブレーカ11は、外部電源2から限流ヒューズ12への電流経路を開閉する機能を有する。外部電源2から限流ヒューズ12への電流経路の形成は、ブレーカ11の接点が閉成することにより実現され、過電流発生時における外部電源2から限流ヒューズ12への電流経路の遮断は、ブレーカ11の接点が開離することにより実現される。電力ヒューズの一種である限流ヒューズ12は、アーク抵抗を発生させ、短絡電流の立ち上がり半サイクルで遮断し、電気回路に流れる故障電流を限流遮断する保護装置である。 The breaker 11 has a function of opening and closing a current path from the external power supply 2 to the current limiting fuse 12 . Formation of a current path from the external power supply 2 to the current-limiting fuse 12 is realized by closing the contact of the breaker 11, and interruption of the current path from the external power supply 2 to the current-limiting fuse 12 when an overcurrent occurs. It is realized by opening the contacts of the breaker 11 . A current-limiting fuse 12, which is a type of power fuse, is a protective device that generates an arc resistance, breaks the short-circuit current in the rising half cycle, and current-limits and breaks a fault current flowing in an electric circuit.

本開示の第1の実施形態によるレーザ発振器1において、複数の分岐回路20-1~20-nの各々は、電源ユニット21とレーザキャビティユニット22とを有する。例えば第1の分岐回路20-1において、電源ユニット21は、フィーダ回路10と第1の分岐回路20-1との分岐点Pと、レーザキャビティユニット22と、の間に接続される。レーザキャビティユニット22は、電源ユニット21の出力側に接続される。第2の分岐回路20-2~第nの分岐回路20-nにおける電源ユニット21とレーザキャビティユニット22との接続関係についても、第1の分岐回路20-1の接続関係と同様である。 In the laser oscillator 1 according to the first embodiment of the present disclosure, each of the plurality of branch circuits 20-1 to 20-n has a power supply unit 21 and a laser cavity unit 22. For example, in the first branch circuit 20-1, the power supply unit 21 is connected between the branch point P between the feeder circuit 10 and the first branch circuit 20-1 and the laser cavity unit 22. The laser cavity unit 22 is connected to the output side of the power supply unit 21 . The connection relationship between the power supply unit 21 and the laser cavity unit 22 in the second branch circuit 20-2 to the n-th branch circuit 20-n is the same as the connection relationship in the first branch circuit 20-1.

複数の分岐回路20-1~20-nの各々において、電源ユニット21は、レーザ光制御部(図示せず)から送出される制御信号に従い、フィーダ回路10から分岐点Pを介して分配された電力に基づいてレーザ光出力用電力を生成し、これをレーザキャビティユニット22へ供給する。電源ユニット21は、コイル、コンデンサ、及び、スイッチング素子もしくはトランス等により構成される。レーザキャビティユニット22は、電源ユニット21から供給されたレーザ光出力用電力の大きさに応じた強さのレーザ光を生成するLDモジュール(図示せず)と、LDモジュールから光ファイバケーブル(図示せず)を経由して送出されてきたレーザ光を増幅するキャビティ(図示せず)とを有する。複数の分岐回路20-1~20-nの各々のレーザキャビティユニット22内のキャビティは、光ファイバケーブルを介してビームコンバイナ50にそれぞれ接続される。各キャビティで増幅されたレーザ光は、ビームコンバイナ50で結合されたのちに光ファイバケーブルを介してレーザ加工装置3に供給される。 In each of the plurality of branch circuits 20-1 to 20-n, the power supply unit 21 is distributed from the feeder circuit 10 via the branch point P in accordance with a control signal sent from a laser light control section (not shown). Based on the power, power for laser light output is generated and supplied to the laser cavity unit 22 . The power supply unit 21 is composed of a coil, a capacitor, a switching element or a transformer, and the like. The laser cavity unit 22 includes an LD module (not shown) that generates laser light having an intensity corresponding to the amount of power for laser light output supplied from the power supply unit 21, and an optical fiber cable (not shown) from the LD module. and a cavity (not shown) for amplifying the laser light sent out via the laser. The cavities in the laser cavity units 22 of the plurality of branch circuits 20-1 to 20-n are respectively connected to the beam combiner 50 via optical fiber cables. The laser beams amplified in each cavity are combined by a beam combiner 50 and then supplied to the laser processing device 3 via an optical fiber cable.

このように、本開示の第1の実施形態によるレーザ発振器1では、フィーダ回路10において限流ヒューズ12の前段に、ブレーカ11が設けられる。短絡時、地絡時あるいは落雷時に発生した過電流はブレーカ11により遮断されるので、限流ヒューズ12の溶断を防止することができる。また、ブレーカ11自体も過電流を限流する機能を有しているので、本開示の第1の実施形態によるレーザ発振器1は、フィーダ回路に限流ヒューズが単独で設けられる従来の場合と比較して、より大きな過電流に対応することができる。本開示の第1の実施形態によるレーザ発振器1を、外部電源2(配電盤)にトランスを介さずに直結したとしても、短絡時、地絡時あるいは落雷時に発生する過電流によりレーザ発振器1及びその周辺機器が故障するリスクが低い。よって、本開示の第1の実施形態によれば、レーザ発振器1を外部電源2(例えば配電盤)にトランスを介さずに直結しても、レーザ発振器1及びその周辺機器の安全を確保することができる。本開示の第1の実施形態によれば、物理的なサイズが大きく重量もあり価格も高いトランスを介さずに外部電源2に直結してレーザ発振器1を利用することができるので、レーザ発振器1の導入コストを抑えることができ、レーザ発振器1を備える装置を小型化及び軽量化することができる。 Thus, in the laser oscillator 1 according to the first embodiment of the present disclosure, the breaker 11 is provided in the feeder circuit 10 before the current limiting fuse 12 . Since the breaker 11 cuts off an overcurrent generated at the time of a short circuit, ground fault, or lightning strike, the current-limiting fuse 12 can be prevented from blowing. In addition, since the breaker 11 itself also has a function of limiting an overcurrent, the laser oscillator 1 according to the first embodiment of the present disclosure can be compared with the conventional case in which a current-limiting fuse is provided alone in the feeder circuit. to accommodate larger overcurrents. Even if the laser oscillator 1 according to the first embodiment of the present disclosure is directly connected to the external power supply 2 (distribution board) without a transformer, overcurrent caused by a short circuit, a ground fault, or a lightning strike may cause the laser oscillator 1 and its components to malfunction. Low risk of peripheral device failure. Therefore, according to the first embodiment of the present disclosure, even if the laser oscillator 1 is directly connected to the external power supply 2 (for example, a switchboard) without a transformer, the safety of the laser oscillator 1 and its peripheral devices can be ensured. can. According to the first embodiment of the present disclosure, the laser oscillator 1 can be used by directly connecting to the external power supply 2 without going through a transformer that is physically large, heavy, and expensive. The introduction cost of the laser oscillator 1 can be suppressed, and the size and weight of the device provided with the laser oscillator 1 can be reduced.

また、ブレーカ11は限流ヒューズ12及びその後段の複数の分岐回路20-1~20-nを過電流から保護し、さらに限流ヒューズ12自体も過電流を限流(例えば50kAから10kAへ限流)する機能を有するので、本開示の第1の実施形態によれば、高いSCCRの要求に応えるために従来より分岐回路上に設けられていた限流ヒューズを不要としまたは小型化することができる。本開示の第1の実施形態によれば、複数の分岐回路20-1~20-nの各々に限流ヒューズを設ける必要がないので、レーザ発振器1の低価格化を図ることができる。複数の分岐回路20-1~20-nの各々に限流ヒューズを設けないことにより、限流ヒューズの交換作業の頻度も従来より低くなるので、レーザ発振器1を備える装置の稼働効率の低下を防止することができる。なお、仮に複数の分岐回路20-1~20-nの各々に限流ヒューズを設けるにしても、小型で安価なものでよいので、複数の分岐回路20-1~20-nの各々において用いられる電力線のケーブル線径を細くすることができ、レーザ発振器1の低価格化を図ることができる。また、複数の分岐回路20-1~20-nの各々に設けられる電源ユニット21についても、低いSCCRのものにすることができるので、レーザ発振器1を、低価格化、小型化及び軽量化することができる。 Further, the breaker 11 protects the current-limiting fuse 12 and a plurality of branch circuits 20-1 to 20-n in the succeeding stage from overcurrent, and the current-limiting fuse 12 itself also limits overcurrent (for example, from 50 kA to 10 kA). Therefore, according to the first embodiment of the present disclosure, current-limiting fuses conventionally provided on branch circuits to meet high SCCR requirements can be eliminated or reduced in size. can. According to the first embodiment of the present disclosure, since it is not necessary to provide a current limiting fuse in each of the plurality of branch circuits 20-1 to 20-n, the cost of the laser oscillator 1 can be reduced. Since current-limiting fuses are not provided in each of the plurality of branch circuits 20-1 to 20-n, the frequency of replacement work for the current-limiting fuses is lower than in the conventional art. can be prevented. Even if a current-limiting fuse is provided in each of the plurality of branch circuits 20-1 to 20-n, it can be small and inexpensive, so it can be used in each of the plurality of branch circuits 20-1 to 20-n. It is possible to reduce the cable diameter of the power line to be used, and to reduce the price of the laser oscillator 1 . Also, the power supply unit 21 provided in each of the plurality of branch circuits 20-1 to 20-n can be made to have a low SCCR, so that the laser oscillator 1 can be made low-priced, small-sized, and light-weight. be able to.

図2は、本開示の第2の実施形態によるレーザ発振器を示す図である。 FIG. 2 is a diagram illustrating a laser oscillator according to a second embodiment of the present disclosure;

本開示の第2の実施形態によるレーザ発振器1は、第1の実施形態によるレーザ発振器1における複数の分岐回路20-1~20-nの各々に、電磁接触器23をさらに設けたものである。本開示の第2の実施形態によれば、例えば第1の分岐回路20-1において、電磁接触器23は、フィーダ回路10と第1の分岐回路20-1との分岐点Pと、電源ユニット21の入力側と、の間に接続される。第2の分岐回路20-2から第nの分岐回路20-nにおける電磁接触器23と電源ユニット21とレーザキャビティユニット22との接続関係についても、第1の分岐回路20-1の接続関係と同様である。電磁接触器23以外の回路構成要素については、図1に示す回路構成要素と同様であるので、同一の回路構成要素には同一符号を付して当該回路構成要素についての詳細な説明は省略する。 The laser oscillator 1 according to the second embodiment of the present disclosure further includes an electromagnetic contactor 23 in each of the plurality of branch circuits 20-1 to 20-n in the laser oscillator 1 according to the first embodiment. . According to the second embodiment of the present disclosure, for example, in the first branch circuit 20-1, the electromagnetic contactor 23 includes the branch point P between the feeder circuit 10 and the first branch circuit 20-1 and the power supply unit 21 is connected between the input side of . The connection relationship between the electromagnetic contactor 23, the power supply unit 21, and the laser cavity unit 22 in the second branch circuit 20-2 to the n-th branch circuit 20-n is also the connection relationship in the first branch circuit 20-1. It is the same. Circuit components other than the electromagnetic contactor 23 are the same as the circuit components shown in FIG. .

電磁接触器23は、分岐点Pから電源ユニット21への電流経路を開閉する機能を有する。分岐点Pから電源ユニット21への電流経路の形成は、電磁接触器23の接点が閉成することにより実現され、過電流発生時における分岐点Pから電源ユニット21への電流経路の遮断は、電磁接触器23の接点が開離することにより実現される。 The electromagnetic contactor 23 has a function of opening and closing a current path from the branch point P to the power supply unit 21 . The formation of the current path from the branch point P to the power supply unit 21 is realized by closing the contacts of the electromagnetic contactor 23, and the interruption of the current path from the branch point P to the power supply unit 21 when an overcurrent occurs is It is realized by opening the contacts of the electromagnetic contactor 23 .

本開示の第2の実施形態によれば、複数の分岐回路20-1~20-nの各々において電源ユニット21の前段に設けられる電磁接触器23を、短絡時、地絡時あるいは落雷時に発生した過電流から保護することができる。ここで、ブレーカ11及び限流ヒューズ12は限流機能を有するので、複数の分岐回路20-1~20-nの各々に設けられる電磁接触器23を低いSCCRのものにすることができる。よって、電源ユニット21への電流経路の開閉機能を有するレーザ発振器1を低価格化、小型化及び軽量化することができる。 According to the second embodiment of the present disclosure, the electromagnetic contactor 23 provided in the front stage of the power supply unit 21 in each of the plurality of branch circuits 20-1 to 20-n is set at the time of a short circuit, a ground fault, or a lightning strike. can protect against overcurrent. Here, since the breaker 11 and the current limiting fuse 12 have a current limiting function, the magnetic contactor 23 provided in each of the plurality of branch circuits 20-1 to 20-n can be of low SCCR. Therefore, the laser oscillator 1 having the function of opening and closing the current path to the power supply unit 21 can be made low-priced, small-sized, and light-weight.

図3は、本開示の第3の実施形態によるレーザ発振器を示す図である。 FIG. 3 is a diagram illustrating a laser oscillator according to a third embodiment of the present disclosure;

本開示の第3の実施形態によるレーザ発振器1は、第1の実施形態によるレーザ発振器1におけるフィーダ回路10に、サージプロテクタ13をさらに設けたものである。本開示の第3の実施形態によれば、フィーダ回路10は、ブレーカ11と限流ヒューズ12との接続点Qに一端が接続されるとともに他の一端が接地されるサージプロテクタ13を有する。サージプロテクタ13以外の回路構成要素については、図1に示す回路構成要素と同様であるので、同一の回路構成要素には同一符号を付して当該回路構成要素についての詳細な説明は省略する。 The laser oscillator 1 according to the third embodiment of the present disclosure further includes a surge protector 13 in the feeder circuit 10 of the laser oscillator 1 according to the first embodiment. According to the third embodiment of the present disclosure, the feeder circuit 10 has a surge protector 13 whose one end is connected to the connection point Q between the breaker 11 and the current limiting fuse 12 and whose other end is grounded. Since circuit components other than the surge protector 13 are the same as those shown in FIG. 1, the same circuit components are denoted by the same reference numerals, and detailed description of the circuit components is omitted.

サージプロテクタ13は、SPD(Serge Protection Device)、アレスタ、あるいは避雷器とも称される。サージプロテクタ13は、MOV(金属酸化物バリスタ)、GDT(ガス入り放電管)、ABD(アバランシブレークダウンダイオード)、あるいはTSS(サージ防護サイリスタ)などの非線形素子を有する。非線形素子は、素子にかかる両端電圧で抵抗値が変化する特性を有し、素子両端電圧が低い場合は抵抗が高くほとんど導通しないが、雷サージなどにより素子両端の電圧が高くなると抵抗値が小さくなる。サージプロテクタ13は、非線形素子のこのような特性を用いて、過渡的な過電圧を制限するとともにサージ電流を接地へ分流する。 The surge protector 13 is also called an SPD (Serge Protection Device), an arrester, or a lightning arrester. The surge protector 13 comprises non-linear elements such as MOVs (metal oxide varistors), GDTs (gas-filled discharge tubes), ABDs (avalanche breakdown diodes), or TSSs (surge protection thyristors). A nonlinear element has the characteristic that its resistance value changes depending on the voltage across the element. When the voltage across the element is low, the resistance is high and there is almost no conduction. Become. Surge protector 13 uses these properties of nonlinear elements to limit transient overvoltages and shunt surge currents to ground.

サージプロテクタ13は、通常の使用状態の電圧に対しては非線形素子が高抵抗となるので接地側に電流を通さないが、雷サージなどのような非常に大きな電圧が印加されると非線形素子が低抵抗となることでサージ電流を接地側に流すとともに過電圧を抑制する。外部電源2からレーザ発振器1に印加される電圧の大きさがブレーカ11が開動作するほどの電圧に達していなくても、サージプロテクタ13が過電流を接地側に流すとともに過電圧を抑制するので、限流ヒューズ12及びこれより後段の分岐回路20-1~20-nを過電流及び過電圧から保護することができる。よって、限流ヒューズ12の容量を小さくすることができ、レーザ発振器1の低価格化及び小型化をより促進することができる。もちろん過電圧の大きさがブレーカ11が開動作する電圧に達した場合には、外部電源2から限流ヒューズ12への電流経路を遮断するので、限流ヒューズ12及びこれより後段の分岐回路20-1~20-nを過電流及び過電圧から保護することができる。このように、本開示の第3の実施形態によるレーザ発振器1は、第1の実施形態によるレーザ発振器1の効果に加え、限流ヒューズ12及びこれより後段の分岐回路20-1~20-nを過電流及び過電圧からより確実に保護することができるという効果を奏する。また、フィーダ回路10内の限流ヒューズ12を過電流及び過電圧からより確実に保護することができるので、限流ヒューズ12が故障する可能性が低くなり限流ヒューズ12の交換作業の頻度も低くなるので、レーザ発振器1を備える装置の稼働効率の低下を防止することができる。 The surge protector 13 does not allow current to flow to the ground side because the nonlinear element has a high resistance with respect to the voltage in normal use, but when a very large voltage such as a lightning surge is applied, the nonlinear element becomes active. The low resistance allows surge current to flow to the ground side and suppresses overvoltage. Even if the magnitude of the voltage applied from the external power supply 2 to the laser oscillator 1 does not reach the voltage that causes the breaker 11 to open, the surge protector 13 allows the overcurrent to flow to the ground side and suppresses the overvoltage. The current limiting fuse 12 and subsequent branch circuits 20-1 to 20-n can be protected from overcurrent and overvoltage. Therefore, the capacity of the current-limiting fuse 12 can be reduced, and the price and size of the laser oscillator 1 can be further reduced. Of course, when the magnitude of the overvoltage reaches the voltage at which the breaker 11 opens, the current path from the external power supply 2 to the current-limiting fuse 12 is cut off, so that the current-limiting fuse 12 and the branch circuit 20- 1 to 20-n can be protected from overcurrent and overvoltage. Thus, the laser oscillator 1 according to the third embodiment of the present disclosure, in addition to the effects of the laser oscillator 1 according to the first embodiment, has the current-limiting fuse 12 and the branch circuits 20-1 to 20-n in the subsequent stages. can be more reliably protected from overcurrent and overvoltage. In addition, since the current-limiting fuse 12 in the feeder circuit 10 can be more reliably protected from overcurrent and overvoltage, the possibility of failure of the current-limiting fuse 12 is reduced, and the frequency of replacement work for the current-limiting fuse 12 is also reduced. Therefore, it is possible to prevent the operating efficiency of the apparatus including the laser oscillator 1 from being lowered.

図4は、本開示の第4の実施形態によるレーザ発振器を示す図である。 FIG. 4 is a diagram illustrating a laser oscillator according to a fourth embodiment of the present disclosure;

本開示の第4の実施形態は、第2の実施形態と第3の実施形態とを組み合わせたものである。すなわち、本開示の第4の実施形態によるレーザ発振器1において、フィーダ回路10は、ブレーカ11と限流ヒューズ12との接続点Qに一端が接続されるとともに他の一端が接地されるサージプロテクタ13を有する。また複数の分岐回路20-1~20-nの各々において、電磁接触器23は、フィーダ回路10と各分岐回路20-1~20-nとの分岐点Pと、電源ユニット21と、の間に接続される。サージプロテクタ13及び電磁接触器23以外の回路構成要素については、図1に示す回路構成要素と同様であるので、同一の回路構成要素には同一符号を付して当該回路構成要素についての詳細な説明は省略する。本開示の第4の実施形態によるレーザ発振器1は、第1~第3の実施形態によるレーザ発振器1の効果を有する。 A fourth embodiment of the present disclosure is a combination of the second and third embodiments. That is, in the laser oscillator 1 according to the fourth embodiment of the present disclosure, the feeder circuit 10 includes a surge protector 13 whose one end is connected to the connection point Q between the breaker 11 and the current limiting fuse 12 and whose other end is grounded. have Further, in each of the plurality of branch circuits 20-1 to 20-n, the electromagnetic contactor 23 is provided between the branch point P between the feeder circuit 10 and each branch circuit 20-1 to 20-n and the power supply unit 21. connected to Circuit components other than the surge protector 13 and the electromagnetic contactor 23 are the same as the circuit components shown in FIG. Description is omitted. The laser oscillator 1 according to the fourth embodiment of the present disclosure has the effects of the laser oscillators 1 according to the first to third embodiments.

上述した第1~第4の実施形態において、電源ユニット21にトランスが内蔵されている場合、このトランスによって電源ユニット21の入力側と出力側とが絶縁される。これにより、レーザキャビティユニット22内の絶縁距離は従来よりも短く設計することができ、レーザキャビティユニット22を小型化し、ひいてはレーザ発振器1を小型化することができる。例えば、国際電気標準会議(International Electrotechnical Commission)により制定された規格であるIEC61010-1(測定、制御及び研究室用電気機器の安全性)の下で、カテゴリIII(直接配電盤から電気を取込む機器の1次側及び分岐部からコンセントまでの電路)ではなくカテゴリII(コンセントに接続する電源コード付機器の電気回路)の規定にしたがってレーザキャビティユニット22を設計することができる。例えば、レーザキャビティユニット22内の絶縁距離を3mmから、1.5mmなどに短く設計することができ、その結果、レーザキャビティユニット22を小型化し、ひいてはレーザ発振器1を小型化することができる。 In the first to fourth embodiments described above, if the power supply unit 21 includes a transformer, the transformer insulates the input side and the output side of the power supply unit 21 . As a result, the insulation distance in the laser cavity unit 22 can be designed to be shorter than before, the size of the laser cavity unit 22 can be reduced, and the size of the laser oscillator 1 can be reduced. For example, under IEC61010-1 (safety of electrical equipment for measurement, control and laboratory use), which is a standard established by the International Electrotechnical Commission, Category III (equipment that takes in electricity directly from a switchboard The laser cavity unit 22 can be designed according to the regulations of Category II (electrical circuits of equipment with a power cord that connects to an outlet), rather than the electrical circuit from the primary side of the power supply and the branch to the outlet). For example, the insulation distance in the laser cavity unit 22 can be shortened from 3 mm to 1.5 mm.

また、上述した第1~第4の実施形態において、分岐点Pにおけるフィーダ回路10と複数の分岐回路20-1~20-nとの分岐は、分岐端子台を介して行われてもよい。図5は、分岐端子台を例示する斜視図である。なお、図5に示す分岐端子台の形状はあくまで一例であって、その他の形状であってもよい。一般に、分岐端子台30では、支持台31上に複数の端子ネジ32が設けられており、短手方向に配列された端子ネジ32同士は支持台31内部で導通している。分岐端子台30長手方向に配列された端子ネジ32をショートバーで適宜接続することで、所望の分岐経路を構成することができる。分岐端子台30は、既定のトルクで端子ネジ32を締めるため、分岐コネクタに比べて、接触不良を起こしにくい利点がある。このような分岐端子台30を分岐点Pに設け、フィーダ回路10と各分岐回路20-1~20-nとの接続関係を実現してもよい。 Further, in the first to fourth embodiments described above, branching between the feeder circuit 10 and the plurality of branch circuits 20-1 to 20-n at the branch point P may be performed via a branch terminal block. FIG. 5 is a perspective view illustrating a branch terminal block. The shape of the branch terminal block shown in FIG. 5 is merely an example, and other shapes may be used. Generally, in the branch terminal block 30 , a plurality of terminal screws 32 are provided on the support base 31 , and the terminal screws 32 arranged in the lateral direction are electrically connected inside the support base 31 . A desired branch path can be formed by appropriately connecting the terminal screws 32 arranged in the longitudinal direction of the branch terminal block 30 with a short bar. Since the branch terminal block 30 tightens the terminal screw 32 with a predetermined torque, it has the advantage of less likely to cause poor contact than the branch connector. Such a branch terminal block 30 may be provided at the branch point P to realize the connection relationship between the feeder circuit 10 and each of the branch circuits 20-1 to 20-n.

1 レーザ発振器
2 外部電源
3 レーザ加工装置
10 フィーダ回路
11 ブレーカ
12 限流ヒューズ
13 サージプロテクタ
20-1~20-n 分岐回路
21 電源ユニット
22 レーザキャビティユニット
23 電磁接触器
30 分岐端子台
31 支持台
32 端子ネジ
50 ビームコンバイナ
Reference Signs List 1 laser oscillator 2 external power supply 3 laser processing device 10 feeder circuit 11 breaker 12 current limiting fuse 13 surge protector 20-1 to 20-n branch circuit 21 power supply unit 22 laser cavity unit 23 electromagnetic contactor 30 branch terminal block 31 support base 32 Terminal screw 50 Beam combiner

Claims (5)

レーザ光を出力するレーザ発振器であって、
外部電源から電力の供給を受けるフィーダ回路と、
前記フィーダ回路から分岐して構成される複数の分岐回路であって、前記複数の分岐回路の各々は、前記フィーダ回路を介して前記外部電源からの電力が分配される、分岐回路と、
を備え、
前記フィーダ回路は、前記外部電源に接続されるブレーカと、前記ブレーカと前記フィーダ回路からの前記複数の分岐回路の分岐点との間に接続される限流ヒューズと、を有し、
前記複数の分岐回路の各々は、前記フィーダ回路から前記分岐点を介して分配された電力に基づいてレーザ光出力用電力を生成する電源ユニットと、前記電源ユニットの出力側に接続され、前記レーザ光出力用電力に基づいてレーザ光を出力するレーザキャビティユニットと、を有する、
レーザ発振器。
A laser oscillator that outputs laser light,
a feeder circuit that receives power from an external power supply;
a plurality of branch circuits branched from the feeder circuit, each of the plurality of branch circuits to which power from the external power source is distributed via the feeder circuit;
with
The feeder circuit has a breaker connected to the external power supply, and a current-limiting fuse connected between the breaker and branch points of the plurality of branch circuits from the feeder circuit,
Each of the plurality of branch circuits is connected to a power supply unit that generates power for laser light output based on the power distributed from the feeder circuit via the branch point, and an output side of the power supply unit. a laser cavity unit that outputs laser light based on the power for light output;
laser oscillator.
前記複数の分岐回路の各々は、前記分岐点と前記電源ユニットとの間に接続される電磁接触器を有する、請求項1に記載のレーザ発振器。 2. The laser oscillator according to claim 1, wherein each of said plurality of branch circuits has an electromagnetic contactor connected between said branch point and said power supply unit. 前記フィーダ回路は、前記ブレーカと前記限流ヒューズとの接続点に一端が接続されるとともに他の一端が接地されるサージプロテクタを有する、請求項1または2に記載のレーザ発振器。 3. The laser oscillator according to claim 1, wherein said feeder circuit has a surge protector having one end connected to a connection point between said breaker and said current limiting fuse and the other end grounded. 前記フィーダ回路と前記複数の分岐回路の各々とが、前記分岐点上において分岐端子台を介して接続される、請求項1~3のいずれか一項に記載のレーザ発振器。 4. The laser oscillator according to claim 1, wherein said feeder circuit and each of said plurality of branch circuits are connected via a branch terminal block on said branch point. 前記電源ユニットは、内蔵されたトランスによって、前記電源ユニットの入力側と前記出力側とが絶縁される、請求項1~4のいずれか一項に記載のレーザ発振器。 5. The laser oscillator according to claim 1, wherein said power supply unit is insulated between an input side and said output side of said power supply unit by a built-in transformer.
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