JP6396199B2 - Laser processing equipment - Google Patents
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Description
本発明は、LDユニットを冷却する熱交換器を備えたレーザ加工装置に関する。 The present invention relates to a laser processing apparatus including a heat exchanger that cools an LD unit.
従来、レーザダイオード(LD:Laser Diode)から出力されたレーザ光を光ファイバ等の光学系を通してワークに直接的に照射して加工するレーザ加工装置が半田付けや樹脂溶着等に好適に利用されている。この種のレーザ加工装置では、LDの性能低下や短寿命化等を抑制するためにLDを冷却する必要がある。従来から、LDの冷却方法としては、例えば水冷方式が用いられている。しかしながら、冷却水路が複雑になるために水漏れが発生するおそれがあった。 Conventionally, a laser processing apparatus that directly irradiates a workpiece with laser light output from a laser diode (LD: Laser Diode) through an optical system such as an optical fiber is suitably used for soldering or resin welding. Yes. In this type of laser processing apparatus, it is necessary to cool the LD in order to suppress the degradation of the LD performance and the shortening of the service life. Conventionally, for example, a water cooling method has been used as a method for cooling an LD. However, since the cooling water channel is complicated, there is a risk of water leakage.
また、特許文献1には、金属製の基板の一方の面にペルチェ素子及びヒートシンクを介してLDを配設すると共に前記基板の他方の面に放熱フィンを設け、冷却ファンにより放熱フィンを強制冷却することにより、LDを冷却する技術的思想が開示されている。 In Patent Document 1, an LD is disposed on one surface of a metal substrate via a Peltier element and a heat sink, and a heat radiation fin is provided on the other surface of the substrate, and the heat radiation fin is forcibly cooled by a cooling fan. Thus, a technical idea for cooling the LD is disclosed.
ところで、上述したレーザ加工装置では、加工ファイバ端の高出力化が要望されている。このような要望に応えるべくLDを高出力化すると、LD単体の発熱量が増大するため発熱位置(発熱範囲)が集中してしまう。 By the way, in the laser processing apparatus mentioned above, the high output of the processing fiber end is desired. When the output of the LD is increased to meet such demands, the heat generation position (heat generation range) is concentrated because the heat generation amount of the LD alone increases.
そうすると、常温の空気を放熱フィンに送風する上記の特許文献1のような冷却方式では、LDを十分に冷却することができないことがある。 If it does so, LD may not fully be cooled by the cooling system like said patent document 1 which blows the air of normal temperature to a radiation fin.
本発明は、このような課題を考慮してなされたものであり、簡易な構成でLDを効率的に空冷することができ、これによって、LDの高出力化を図ることができるレーザ加工装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in consideration of such problems, and a laser processing apparatus capable of efficiently air-cooling an LD with a simple configuration, thereby achieving an increase in the output of the LD. The purpose is to provide.
本発明に係るレーザ加工装置は、レーザダイオードを含むLDユニットと、前記LDユニットに設けられて当該LDユニットを冷却する熱交換器と、前記LDユニット及び前記熱交換器を収容する筐体と、を備えたレーザ加工装置において、前記筐体は、前記LDユニットから発振されたレーザ光が導かれる光学部材と、前記光学部材を収容する上部ケースと、前記LDユニット及び前記熱交換器を収容する下部ケースと、前記下部ケースの内部空間と前記上部ケースの内部空間とを連通する通気が形成された仕切り壁と、を有し、前記下部ケース内の空気を吸い込み冷却して当該上部ケース内に吹き出す冷却部と、前記冷却部から吹き出された空気を前記熱交換器に導く送風手段と、を備え、前記送風手段は、前記下部ケース内の空気を前記上部ケース内に導く冷却ファンと、前記上部ケース内の空気を前記下部ケース内に導く中間ファンと、を含み、前記冷却部から吹き出された空気により、前記光学部材の温度上昇を抑えつつ前記熱交換器が冷却されることを特徴とする。
A laser processing apparatus according to the present invention includes an LD unit including a laser diode, a heat exchanger provided in the LD unit for cooling the LD unit, a housing for housing the LD unit and the heat exchanger, In the laser processing apparatus comprising: the housing houses an optical member to which laser light oscillated from the LD unit is guided, an upper case that houses the optical member, the LD unit, and the heat exchanger. A lower case, and a partition wall formed with ventilation that communicates the internal space of the lower case and the internal space of the upper case, and sucks and cools the air in the lower case into the upper case a cooling unit that blows, and a blower means for guiding air blown from the cooling unit to the heat exchanger, the air blowing means, before the air in the lower case A cooling fan for guiding into the upper casing, wherein the air in the upper case includes an intermediate fan for guiding in the lower case, the air blown from the cooling unit, the heat while suppressing the temperature rise of the optical member The exchanger is cooled.
このような構成によれば、冷却部で冷却された空気(冷気)が上部ケース内から下部ケース内に効率的に導かれて熱交換器を冷却することができ、LDユニット及び熱交換器から光学部材への熱伝達を抑えることができるので、光学部材の温度上昇を抑えつつ熱交換器が効率的に冷却され、簡易な構成でレーザダイオード(LD)を効率的に空冷することができる。これにより、LDの高出力化を図ることができる。
According to such a configuration, air (cold air) cooled by the cooling unit can be efficiently guided from the upper case into the lower case to cool the heat exchanger, and from the LD unit and the heat exchanger, Since heat transfer to the optical member can be suppressed, the heat exchanger is efficiently cooled while suppressing a temperature rise of the optical member, and the laser diode (LD) can be efficiently air-cooled with a simple configuration. As a result, the output of the LD can be increased.
上記のレーザ加工装置において、前記熱交換器は、前記冷却部の空気吸込口に対向して配設され、前記冷却ファンは、前記熱交換器と前記空気吸込口との間に配設されて前記下部ケース内の空気を前記空気吸込口に導いてもよい。
In the laser processing apparatus, the heat exchanger is disposed to face the air suction port of the cooling unit, and the cooling fan is disposed between the heat exchanger and the air suction port. You may guide the air in the said lower case to the said air inlet.
このような構成によれば、上部ケース内から通気孔を介して下部ケース内に導かれた冷気を熱交換器に効率的に導くことができる。 According to such a configuration, it is possible to efficiently guide the cold air guided from the upper case into the lower case through the vent hole to the heat exchanger.
上記のレーザ加工装置において、前記光学部材は、前記レーザ光を遮断するシャッタユニットと、前記レーザ光の出力を測定する出力測定手段と、を有し、前記出力測定手段は、前記冷却部の空気吹出口と対向しない位置に設けられ、前記シャッタユニットは、前記空気吹出口と対向する位置に設けられていてもよい。 In the above laser processing apparatus, the optical member includes a shutter unit that blocks the laser light, and an output measurement unit that measures the output of the laser beam, and the output measurement unit includes air in the cooling unit. The shutter unit may be provided at a position not facing the air outlet, and the shutter unit may be provided at a position facing the air outlet.
このような構成によれば、シャッタユニットを効率的に冷却することができると共に出力測定手段の過冷却を抑えることができる。 According to such a configuration, the shutter unit can be efficiently cooled and overcooling of the output measuring means can be suppressed.
上記のレーザ加工装置において、前記シャッタユニットは、シャッタユニット本体と、前記仕切り壁に設けられて前記シャッタユニット本体を支持する支持部と、を有し、前記通気孔は、前記シャッタユニット本体の下方に位置し、前記支持部のうち前記空気吹出口と対向する部位には、当該空気吹出口から吹き出された空気を前記通気孔に導く貫通孔が形成されていてもよい。このような構成によれば、冷気をシャッタユニット本体及び通気孔に効率的に導くことができる。 In the above laser processing apparatus, the shutter unit includes a shutter unit main body and a support portion that is provided on the partition wall and supports the shutter unit main body, and the vent hole is provided below the shutter unit main body. A through hole that guides the air blown from the air outlet to the vent hole may be formed in a portion of the support portion that faces the air outlet. According to such a configuration, the cool air can be efficiently guided to the shutter unit main body and the vent hole.
上記のレーザ加工装置において、前記出力測定手段は、前記シャッタユニットに対して隣接して設けられ、前記出力測定手段と前記シャッタユニットとの間には、前記空気吹出口から吹き出された空気を前記シャッタユニットが位置する側に案内する案内部が設けられていてもよい。 In the laser processing apparatus, the output measuring unit is provided adjacent to the shutter unit, and the air blown from the air outlet is interposed between the output measuring unit and the shutter unit. A guide unit that guides to a side where the shutter unit is located may be provided.
このような構成によれば、案内部により冷気をシャッタユニット及び通気孔に効率的に導くことができると共に出力測定手段の過冷却を好適に抑えることができる。 According to such a configuration, it is possible to efficiently guide cool air to the shutter unit and the vent hole by the guide portion, and it is possible to suitably suppress overcooling of the output measuring means.
上記のレーザ加工装置において、前記筐体のうち前記冷却部と対向する位置には、空気が流通する流通孔が形成されており、前記冷却部の空気吹出口から吹き出された空気が前記熱交換器を介さずに前記流通孔を通り前記冷却部の空気吸込口に導かれることを防止する防止壁を備えていてもよい。 In the laser processing apparatus, a flow hole through which air flows is formed at a position facing the cooling unit in the housing, and air blown from an air outlet of the cooling unit exchanges the heat. A prevention wall may be provided that prevents the air from being led to the air suction port of the cooling section through the flow hole without passing through a vessel.
このような構成によれば、冷気の熱交換器への流通量を効率的に増大させることができるので、LDの冷却効率をさらに高めることができる。 According to such a configuration, it is possible to efficiently increase the circulation amount of the cold air to the heat exchanger, so that the cooling efficiency of the LD can be further increased.
上記のレーザ加工装置において、前記レーザ光を制御する制御部と、前記下部ケースの内部空間を前記LDユニット及び前記熱交換器が設けられたLD室と前記制御部が設けられた制御室とに仕切る隔壁と、を備え、前記通気孔は、前記LD室に連通していてもよい。このような構成によれば、LDユニット及び熱交換器から制御部への熱伝達を隔壁によって抑えることができる。 In the above laser processing apparatus, the control unit for controlling the laser light, the internal space of the lower case into an LD chamber in which the LD unit and the heat exchanger are provided, and a control chamber in which the control unit is provided A partition wall for partitioning, and the vent hole may communicate with the LD chamber. According to such a configuration, heat transfer from the LD unit and the heat exchanger to the control unit can be suppressed by the partition walls.
上記のレーザ加工装置において、前記LD室には、前記レーザダイオードを駆動するLD電源と、前記LD電源の排気の前記熱交換器への流通を阻止する遮蔽部と、が設けられていてもよい。このような構成によれば、LD電源の排気によってLDの冷却効果が低下することを抑制することができる。 In the above laser processing apparatus, the LD chamber may be provided with an LD power source for driving the laser diode and a shielding unit for preventing the exhaust of the LD power source from flowing to the heat exchanger. . According to such a structure, it can suppress that the cooling effect of LD falls by exhaust of LD power supply.
上記のレーザ加工装置において、前記熱交換器は、前記下部ケースの底面から離間した状態で前記隔壁に支持され、前記LD電源の排気は、前記熱交換器の下方の空間を介して前記冷却部の空気吸込口に導かれてもよい。このような構成によれば、LD電源の排気を効率的に冷却部の空気吸込口に導くことができる。 In the above laser processing apparatus, the heat exchanger is supported by the partition wall in a state of being separated from the bottom surface of the lower case, and the exhaust of the LD power source is connected to the cooling unit via a space below the heat exchanger. It may be led to the air inlet. According to such a configuration, the exhaust of the LD power source can be efficiently guided to the air suction port of the cooling unit.
本発明によれば、冷却部で冷却された空気(冷気)により熱交換器を冷却することができるので、簡易な構成でLDを効率的に空冷することができる。これにより、LDの高出力化を図ることができる。 According to the present invention, since the heat exchanger can be cooled by the air (cold air) cooled by the cooling unit, the LD can be efficiently air-cooled with a simple configuration. As a result, the output of the LD can be increased.
以下、本発明に係るレーザ加工装置について好適な実施形態を挙げ、添付の図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、前後、上下の方向は、各図の矢印の方向に従う。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of a laser processing apparatus according to the invention will be described with reference to the accompanying drawings. In the following description, the front-rear and up-down directions follow the directions of the arrows in each figure.
本発明の一実施形態に係るレーザ加工装置10は、レーザダイオード(LD50)から出力されたレーザ光を光ファイバ等の光学系を通してワークに直接的に照射して加工するものであって、例えば、半田付けや樹脂溶着等に好適に利用される。
A
図1に示すように、レーザ加工装置10は、複数(4つ)の車輪12が設けられて略直方体状に形成された筐体14と、筐体14の後面に設けられて筐体14内の空気を吸い込み冷却して筐体14内に吹き出す冷却部16とを備えている。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、筐体14は、下部ケース18と上部ケース20とを有している。下部ケース18は、各面が開口した中空の直方体状に形成されたフレーム22と、フレーム22の下面の開口部を覆う底板24と、フレーム22の前面の開口部を覆う前方カバー26と、フレーム22の両側面の開口部を覆う一対の側方カバー28、30と、フレーム22の後面の開口部を覆う後方カバー32とを含む。
As shown in FIG. 2, the
フレーム22は、例えば、細長い金属板又は金属棒等を互いに結合することにより構成されている。後方カバー32には、上下方向に延在した矩形状の長孔(流通孔)34が形成されている。
The
下部ケース18には、下部ケース18の内部空間18aをLD室36と制御室38とに仕切る隔壁40が設けられている。本実施形態では、隔壁40は、一対の側方カバー28、30の中間に位置して各側方カバー28、30と平行に延在している。隔壁40は、フレーム22に固定されており、例えば、鉄等の金属材料で構成される。ただし、隔壁40は、任意の材料で構成することが可能であって、例えば、鉄よりも熱伝達率が低く且つ軽量な樹脂材料等で構成することもできる。
The
図2及び図3に示すように、LD室36には、LD電源42と、LD電源42から供給される駆動電流に基づいてレーザ光を発振するLDユニット44と、LDユニット44に設けられた熱交換器46と、遮蔽板(遮蔽部)48とが配設されている。
As shown in FIGS. 2 and 3, the
LD電源42は、前方カバー26に隣接した位置で底板24に固定されている。LDユニット44は、1つの高出力(例えば、100W以上)のLD(レーザダイオード50を有している。ただし、LDユニット44は、複数のLD50を有していても構わない。
The
この場合、各LD50の光ファイバをカップリングする(束ねる、融着する)ことにより、加工ファイバ92(図4参照)端の出力を高められる。なお、LDユニット44には、LD50から発振されたレーザ光を伝送する伝送ファイバ52が連結されている。
In this case, the output at the end of the processed fiber 92 (see FIG. 4) can be increased by coupling (bundling or fusing) the optical fibers of the
熱交換器46は、LD50を冷却するためのものであって、略直方体状に形成されると共に、正面視で(側方カバー28が位置する方向から視て)LDユニット44よりも大きく形成されている。熱交換器46は、図示しないヒートパイプを有しており、ヒートパイプの受熱部にLD50が設置されるプレートが設けられ、ヒートパイプの放熱部に放熱フィンが設けられている。
The
このような熱交換器46は、底板24から所定距離だけ離間した状態で隔壁40に対して防振部材54を介して取り付けられている。防振部材54は、例えば、ハネナイト(登録商標)等のゴム材料で構成することができる。
Such a
熱交換器46の後面には、複数の(例えば、3つ)の冷却ファン56が枠体58を介して取り付けられている。複数の冷却ファン56は、上下方向に並設されている。冷却ファン56の後方には、後方カバー32の長孔34を介して冷却部16の空気吸込口16aが位置している。換言すれば、冷却部16の空気吸込口16aと熱交換器46との間に冷却ファン56が配設されている。
A plurality of (for example, three) cooling
冷却ファン56は、その前方の空気(下部ケース18内の空気)を空気吸込口16aに導くように構成されている。なお、冷却部16の空気吸込口16aの上方には、空気吹出口16bが位置している。
The cooling
枠体58の上面には、冷却部16に近接する位置まで後方に延在した防止壁60が設けられている。防止壁60は、枠体58の全幅に亘って延在しており、空気吸込口16aよりも上側且つ空気吹出口16bよりも下側に位置している。これにより、空気吹出口16bから吹き出された空気(冷気)が熱交換器46を介さずに長孔34を通って空気吸込口16aに導かれることが防止される。
On the upper surface of the
遮蔽板48は、LD電源42の上方から後方に向けて斜め下方に延在し、熱交換器46の手前から後方に向けて略水平に延在している。遮蔽板48の幅寸法は、側方カバー28、30と隔壁40との間の寸法と略同一に設定されている。このような遮蔽板48を設けることによって、LD電源42の排気が熱交換器46に導かれることが抑制される。制御室38には、LD電源42(レーザ光)を制御する制御部62が配設されている。
The shielding
上部ケース20は、フレーム22の上面の開口部を覆うように設けられた仕切り壁64と、仕切り壁64の両側部から上方に立設する一対の側壁66、68と、仕切り壁64の後部から上方に立設する後壁70と、仕切り壁64を上方から覆う上方カバー72とを含む。
The
仕切り壁64には、LD室36と上部ケース20の内部空間20aとを連通する通気孔74が形成されている。通気孔74は、平面視で矩形状に形成されており、仕切り壁64の前後方向中間に位置している。側壁66、68は、仕切り壁64の全長に亘って延在している。後壁70における側壁66側の一部には、切欠部76が形成されている。
The
切欠部76は、後方カバー32の長孔34に連通している。換言すれば、切欠部76は、冷却部16の空気吹出口16bの前方に位置している。上方カバー72の前方上面には操作画面(表示画面)78が設けられ、上方カバー72の後方上面には加工ファイバ92が挿通する一対の挿通孔80が形成されている。
The
図4に示すように、上部ケース20には、伝送ファイバ52を介して伝送されたレーザ光が導かれる光学部材82が収容されている。光学部材82は、伝送ファイバ52が連結されるシャッタユニット84と、レーザ光の出力を測定するパワーモニタ(出力測定手段)86とを含む。
As shown in FIG. 4, the
シャッタユニット84は、レーザ光の加工ファイバ92への入射を遮断するシャッタユニット本体88と、シャッタユニット本体88を支持する支持部90とを有している。シャッタユニット本体88は、レンズ等によりレーザ光の分岐や遮断を行うものであって、通気孔74を上方から覆うように配設されている。
The
シャッタユニット本体88には、加工ファイバ92が連結されており、伝送ファイバ52から伝送されたレーザ光がシャッタユニット本体88を介して加工ファイバ92に導かれる。
A
支持部90は、前後方向に延在した板状部材であって、その中央にシャッタユニット本体88が固定されると共にその両端部に下方に延在した脚部96、98が形成されている。一対の脚部96、98は、通気孔74を前後方向から挟むように位置して防振部材100、102を介して仕切り壁64に係止されている。防振部材100、102は、上述した防振部材54と同様の材料で構成することができる。
The
このように、支持部90に一対の脚部96、98を形成することにより、通気孔74の上方には所定の空間が形成されることとなる。後方に位置する脚部98には、貫通孔104が形成されている。換言すれば、後方の脚部98のうち冷却部16の空気吹出口16bと対向する部位には、貫通孔104が形成されている。すなわち、空気吹出口16bから吹き出された空気は、貫通孔104を介してシャッタユニット本体88の下方の空間に導かれることとなる。
Thus, by forming the pair of
シャッタユニット本体88の下方には、シャッタユニット本体88の下方の空間の空気(上部ケース20内の空気)をLD室36に導く複数(例えば、2つ)の中間ファン106が設けられている。これら中間ファン106は、幅方向に並設された状態で枠体108を介してフレーム22及び隔壁40に取り付けられている。
Below the shutter unit
パワーモニタ86は、光ファイバ110を介してシャッタユニット本体88に連結されている。すなわち、シャッタユニット本体88にて分岐されたレーザ光の一部が光ファイバ110を介してパワーモニタ86に導かれる。パワーモニタ86は、シャッタユニット84に対して隣接すると共に空気吹出口16bと対向しない位置に設けられている。
The power monitor 86 is connected to the shutter unit
シャッタユニット84とパワーモニタ86の間には、冷却部16の空気吹出口16bから吹き出された空気をシャッタユニット84に案内する案内板(案内部)112が設けられている。案内板112は、仕切り壁64の幅方向中央において前後方向中央の位置から後端まで延在している。このような案内板112を設けることによって、空気吹出口16bから吹き出された空気がパワーモニタ86に直接的に当たることが抑制される。
Between the
冷却部16の下部には、冷却部16内の水を排出するためのドレン管114と、ドレン管114から導かれた水を貯留するドレンパン116とが設けられている。ドレンパン116は、透明又は半透明に構成されており、内部の水量を視認することが可能となっている。また、ドレンパン116には、磁石118が設けられており冷却部16に対して着脱することができる。
A
本実施形態に係るレーザ加工装置10は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。
The
レーザ加工装置10では、制御部62がLD電源42を駆動してLD50に駆動電流を供給することにより、LD50からレーザ光が発振する。LD50から発振されたレーザ光は、伝送ファイバ52を介してシャッタユニット本体88に導かれ、ミラー等で構成される所定の光学系路を介して加工ファイバ92に入射される。そして、加工ファイバ92に入射されたレーザ光は、出射ユニット(スキャナ等)を介してワークに照射されて半田付けや樹脂溶着等が行われる。
In the
LD50からレーザ光が発振される際、LD50は発熱する。特に、本実施形態では、高出力のLD50を用いているので、LD50の発熱量は比較的大きい上に発熱位置(発熱範囲)が集中する。この発熱したLD50は、熱交換器46、冷却部16及び送風手段(中間ファン106及び冷却ファン56)等の作用によって空冷されることとなる。
When laser light is oscillated from the
すなわち、レーザ加工装置10では、LD室36内の空気(LD50の熱によって暖められた空気)が冷却部16の空気吸込口16aから吸い込まれ、冷却部16内で冷却されて冷気として空気吹出口16bから上部ケース20内に吹き出される。空気吹出口16bから吹き出された空気(冷気)は、シャッタユニット84に導かれてシャッタユニット本体88を冷却する。
That is, in the
このとき、空気吹出口16bからは、放射状に冷気が吹出される。そして、パワーモニタ86が位置する側に向かう冷気は、案内板112によってシャッタユニット84に効率的に案内される。なお、空気吹出口16bから長孔34を介してLD室36内に進入した冷気は、防止壁60によって空気吸込口16aに吸い込まれることが防止されている。すなわち、この冷気は、熱交換器46に向かう。
At this time, cold air is blown out radially from the
シャッタユニット84に導かれた冷気は、脚部96、98の貫通孔104を介してシャッタユニット本体88の下方の空間に導かれる。そして、中間ファン106の作用によって、その冷気が通気孔74を介して下方(LD室36内)に強制的に流される。中間ファン106によって導かれた冷気は、遮蔽板48の傾斜面に当たり後方に流れると共に冷却ファン56の作用によって熱交換器46に向かって強制的に導かれる。
The cool air guided to the
熱交換器46では、LD50で発生した熱を受熱部から放熱フィンに移送されており、この放熱フィンが冷気によって冷却されることとなる。これにより、LD50の熱が熱交換器46に効率的に移送されるため、LD50が効率的に空冷されることとなる。なお、LD50の熱により暖められた空気は、冷却ファン56を介して空気吸込口16aに導かれて、冷却部16で冷却されて再び筐体14内を流通する。
In the
このように、本実施形態では、上部ケース20、LD室36、熱交換器46(LD50)の順に冷気が流れる。換言すれば、低温エリアから高温エリアに向かって冷気が流れるため、シャッタユニット本体88を効率的に冷却しつつ熱交換器46に十分な冷気を届けることができる。なお、LD室36のLD電源42に導かれた冷気は、熱交換器46を通ることなく冷却部16に導かれる。
Thus, in this embodiment, cold air flows in the order of the
ところで、本実施形態に係る冷却部16を設けない場合、例えば、使用環境温度(外部温度)を40℃としたとき、上部ケース20内の雰囲気が約40℃、LD室36のLD電源42付近の雰囲気が約45℃、LD50の温度が約50℃になる。しかしながら、本実施形態に係るレーザ加工装置10では、冷却部16を備えているので、例えば、使用環境温度を40℃としたとき、上部ケース20内の雰囲気及びLD室36のLD電源42付近の雰囲気が40℃以下、LD50の温度が30℃以下になる。
By the way, when the cooling
本実施形態によれば、冷却部16で冷却された空気により熱交換器46を冷却することができるので、簡易な構成でLD50を効率的に冷却することができる。これにより、LD50の高出力化を図ることができる。
According to the present embodiment, since the
また、レーザ加工装置10は、冷却部16から吹き出された空気を熱交換器46に導く送風手段(中間ファン106及び冷却ファン56)を備えているので、LD50の冷却効率をより高めることができる。
Moreover, since the
さらに、下部ケース18のLD室36にLDユニット44及び熱交換器46を収容し、上部ケース20に光学部材82を収容している。そのため、LDユニット44及び熱交換器46から光学部材82への熱伝達を抑えることができる。
Further, the
そして、LD室36と上部ケース20の内部空間20aを連通する通気孔74を仕切り壁64に形成し、空気吹出口16bから上部ケース20の内部空間20aに冷気を吹き出している。これにより、冷気を上部ケース20内、通気孔74、LD室36内を流通させることができるので、光学部材82の温度上昇を抑えつつ熱交換器46を効率的に冷却することができる。
A
また、中間ファン106を設けているので、冷気を上部ケース20内からLD室36内に効率的に導くことができる。さらに、空気吸込口16aに対向して熱交換器46を設け、熱交換器46と空気吸込口16aとの間に設けた冷却ファン56により熱交換器46の空気を空気吸込口16aに導いているので、LD室36内に導かれた冷気を熱交換器46に効率的に導くことができる。
Further, since the
本実施形態では、空気吹出口16bと対向する位置にシャッタユニット84を設けると共に空気吹出口16bと対向しない位置にパワーモニタ86を設け、パワーモニタ86とシャッタユニット84との間に案内板112を設けている。そして、シャッタユニット本体88を支持する支持部90(脚部98)のうち空気吹出口16bと対向する部位に貫通孔104を形成している。そのため、冷気をシャッタユニット84及び通気孔74に効率的に導くことができる。すなわち、シャッタユニット84を効率的に冷却することができると共にパワーモニタ86の過冷却を抑えることができる。
In the present embodiment, the
本実施形態によれば、空気吹出口16bから吹き出された空気が熱交換器46を介さずに後方カバー32の長孔34を通り空気吸込口16aに導かれることを防止壁60によって防止している。よって、冷気の熱交換器46への流通量を効率的に増大させることができるので、LD50の冷却効率をさらに高めることができる。
According to the present embodiment, the air blown from the
また、下部ケース18の内部空間18aを隔壁40によってLD室36と制御室38とに仕切り、制御室38に制御部62を設けているので、LDユニット44及び熱交換器46から制御部62への熱伝達を隔壁40によって抑えることができる。
Further, since the
さらに、LD電源42の排気の熱交換器46への流通を遮蔽板48によって阻止しているので、LD電源42の排気によってLD50の冷却効率が低下することを抑制することができる。そして、熱交換器46を底板24(底面)から離間した状態で隔壁40に支持しているので、熱交換器46の下方の空間を介してLD電源42の排気を空気吸込口16aに効率的に導くことができる。
Furthermore, since the flow of the exhaust of the
本実施形態では、1つのLD50を設けているので、複数のLD50の光ファイバをカップリングする場合と比較して、細径の(内径の小さい)伝送ファイバ52及び加工ファイバ92を用いることができ、レーザ光の最小集光径を小さくすることができる。レーザ光の最小集光径が小さくなると、出射ユニットに設けられるスキャナミラーの最大振り角度を大きくすることができるため、レーザ加工装置10の加工エリアを拡大することができる。また、レーザ光の最小集光径を小さくすることにより、さらなる微細加工にも対応することが可能となり、さらに、レーザ光の焦点距離をより長く設定することができる。
In the present embodiment, since one
本発明に係るレーザ加工装置は、上述の実施形態に限らず、本発明の要旨を逸脱することなく、種々の構成を採り得ることはもちろんである。 The laser processing apparatus according to the present invention is not limited to the above-described embodiment, and it is needless to say that various configurations can be adopted without departing from the gist of the present invention.
10…レーザ加工装置 14…筐体
16…冷却部 16a…空気吸込口
16b…空気吹出口 18…下部ケース
18a、20a…内部空間 20…上部ケース
34…長孔(流通孔) 36…LD室
38…制御室 40…隔壁
42…LD電源 44…LDユニット
46…熱交換器 48…遮蔽板(遮蔽部)
50…LD(レーザダイオード) 56…冷却ファン
60…防止壁 62…制御部
64…仕切り壁 74…通気孔
82…光学部材 84…シャッタユニット
86…パワーモニタ(出力測定手段) 88…シャッタユニット本体
90…支持部 92…加工ファイバ
96、98…脚部 104…貫通孔
106…中間ファン 112…案内板(案内部)
DESCRIPTION OF
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記LDユニットに設けられて当該LDユニットを冷却する熱交換器と、
前記LDユニット及び前記熱交換器を収容する筐体と、を備えたレーザ加工装置において、
前記筐体は、前記LDユニットから発振されたレーザ光が導かれる光学部材と、前記光学部材を収容する上部ケースと、前記LDユニット及び前記熱交換器を収容する下部ケースと、前記下部ケースの内部空間と前記上部ケースの内部空間とを連通する通気孔が形成された仕切り壁と、を有し、
前記下部ケース内の空気を吸い込み冷却して当該上部ケース内に吹き出す冷却部と、
前記冷却部から吹き出された空気を前記熱交換器に導く送風手段と、を備え、
前記送風手段は、前記下部ケース内の空気を前記上部ケース内に導く冷却ファンと、前記上部ケース内の空気を前記下部ケース内に導く中間ファンと、を含み、
前記冷却部から吹き出された空気により、前記光学部材の温度上昇を抑えつつ前記熱交換器が冷却されることを特徴とするレーザ加工装置。An LD unit including a laser diode;
A heat exchanger provided in the LD unit for cooling the LD unit;
In a laser processing apparatus comprising a housing for housing the LD unit and the heat exchanger,
The housing includes an optical member that guides laser light oscillated from the LD unit, an upper case that houses the optical member, a lower case that houses the LD unit and the heat exchanger, and a lower case A partition wall formed with a vent hole communicating the internal space and the internal space of the upper case,
A cooling unit that sucks and cools the air in the lower case and blows it out into the upper case ;
Air blowing means for guiding the air blown out from the cooling section to the heat exchanger,
The blowing means includes a cooling fan that guides air in the lower case into the upper case, and an intermediate fan that guides air in the upper case into the lower case,
The laser processing apparatus, wherein the heat exchanger is cooled by air blown from the cooling unit while suppressing a temperature rise of the optical member .
前記熱交換器は、前記冷却部の空気吸込口に対向して配設され、
前記冷却ファンは、前記熱交換器と前記空気吸込口との間に配設されて前記下部ケース内の空気を前記空気吸込口に導くことを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus of Claim 1 ,
The heat exchanger is disposed to face the air inlet of the cooling unit,
It said cooling fan, laser processing device comprising a guide wolfberry is disposed the air in the lower casing to the air inlet between said heat exchanger and said air inlet.
前記光学部材は、前記レーザ光を遮断するシャッタユニットと、
前記レーザ光の出力を測定する出力測定手段と、を有し、
前記出力測定手段は、前記冷却部の空気吹出口と対向しない位置に設けられ、
前記シャッタユニットは、前記空気吹出口と対向する位置に設けられていることを特徴とするレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to claim 2 , wherein
The optical member includes a shutter unit that blocks the laser beam;
Output measuring means for measuring the output of the laser beam,
The output measuring means is provided at a position not facing the air outlet of the cooling unit,
The laser processing apparatus, wherein the shutter unit is provided at a position facing the air outlet.
前記シャッタユニットは、シャッタユニット本体と、
前記仕切り壁に設けられて前記シャッタユニット本体を支持する支持部と、を有し、
前記通気孔は、前記シャッタユニット本体の下方に位置し、
前記支持部のうち前記空気吹出口と対向する部位には、当該空気吹出口から吹き出された空気を前記通気孔に導く貫通孔が形成されていることを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus of Claim 3 ,
The shutter unit includes a shutter unit body,
A support portion provided on the partition wall and supporting the shutter unit main body,
The vent hole is located below the shutter unit body,
The laser processing apparatus according to claim 1, wherein a through hole for guiding the air blown from the air blowout port to the vent hole is formed in a portion of the support portion facing the air blowout port.
前記出力測定手段は、前記シャッタユニットに対して隣接して設けられ、
前記出力測定手段と前記シャッタユニットとの間には、前記空気吹出口から吹き出された空気を前記シャッタユニットが位置する側に案内する案内部が設けられていることを特徴とするレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to claim 4 , wherein
The output measuring means is provided adjacent to the shutter unit,
A laser processing apparatus, characterized in that a guide part is provided between the output measuring means and the shutter unit for guiding the air blown from the air blower outlet to the side where the shutter unit is located.
前記筐体のうち前記冷却部と対向する位置には、空気が流通する流通孔が形成されており、
前記冷却部の空気吹出口から吹き出された空気が前記熱交換器を介さずに前記流通孔を通り前記冷却部の空気吸込口に導かれることを防止する防止壁を備えることを特徴とするレーザ加工装置。 In the laser processing apparatus of any one of Claims 2-5 ,
A flow hole through which air flows is formed at a position facing the cooling unit in the housing,
A laser comprising a prevention wall that prevents air blown from an air outlet of the cooling unit from being led to the air suction port of the cooling unit through the flow hole without passing through the heat exchanger. Processing equipment.
前記レーザ光を制御する制御部と、
前記下部ケースの内部空間を前記LDユニット及び前記熱交換器が設けられたLD室と前記制御部が設けられた制御室と仕切る隔壁と、を備え、
前記通気孔は、前記LD室に連通していることを特徴とするレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to claim 2 , wherein
A control unit for controlling the laser beam;
A partition that partitions the internal space of the lower case from the LD chamber in which the LD unit and the heat exchanger are provided and the control chamber in which the control unit is provided;
The laser processing apparatus, wherein the vent hole communicates with the LD chamber.
前記LD室には、前記レーザダイオードを駆動するLD電源と、
前記LD電源の排気の前記熱交換器への流通を阻止する遮蔽部と、が設けられていることを特徴とするレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to claim 7 , wherein
In the LD chamber, an LD power source for driving the laser diode;
A laser processing apparatus, comprising: a shielding unit that prevents the exhaust of the LD power source from flowing to the heat exchanger.
前記熱交換器は、前記下部ケースの底面から離間した状態で前記隔壁に支持され、
前記LD電源の排気は、前記熱交換器の下方の空間を介して前記冷却部の空気吸込口に導かれることを特徴とするレーザ加工装置。 The laser processing apparatus according to claim 8 , wherein
The heat exchanger is supported by the partition wall in a state of being separated from the bottom surface of the lower case,
The laser processing apparatus according to claim 1, wherein the exhaust of the LD power source is guided to an air suction port of the cooling unit through a space below the heat exchanger.
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