JP7306801B2 - レーザ装置、増設用レーザ装置およびレーザ出力強度の変更方法 - Google Patents

Description

本発明は、レーザ装置、レーザ装置増設キットおよびレーザ出力の変更方法に関する。

産業用の加工ツールとして、レーザ加工機が広く普及している。一般に、レーザ加工機には、レーザを生成するレーザ装置が外付けされる。このようなレーザ装置について、例えば特許文献１には、レーザ装置を構成する各種ユニットが筐体内において鉛直方向に積層された構造を備えたレーザ装置が開示されている。

特開平２－１５５２８３号公報

本発明者らはレーザ装置について鋭意検討した結果、従来のレーザ装置には、レーザの出力、特にレーザの最大出力を手軽に変更したいという要求に応える上で、改善の余地があることを認識するに至った。

本発明はこうした状況に鑑みてなされたものであり、その目的は、レーザ装置においてレーザの出力を手軽に変更できるようにする技術を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある態様はレーザ装置である。当該レーザ装置は、レーザを発振する第１レーザモジュール、第１レーザモジュールに電力を供給する第１電源部、およびレーザの発振を制御するレーザ制御部が第１筐体に収容された構造を有する基本レーザ装置と、レーザを発振する第２レーザモジュール、および第２レーザモジュールに電力を供給する第２電源部が第２筐体に収容された構造を有する、少なくとも１つの増設用レーザ装置とを備え、基本レーザ装置に増設用レーザ装置を接続することでレーザの出力を変更可能である。

本発明の別の態様も、レーザ装置である。当該レーザ装置は、レーザを発振するレーザモジュール、レーザモジュールに電力を供給する電源部、およびレーザの発振を制御するレーザ制御部が筐体に収容された構造を有し、別筐体の増設用レーザ装置を接続することでレーザの出力を変更可能である。

本発明の別の態様は、レーザ装置増設キットである。当該レーザ装置増設キットは、既存のレーザ装置とは別の筐体に、レーザを発振するレーザモジュール、およびレーザモジュールに電力を供給する電源部が収容された構造を有する、少なくとも１つの増設用レーザ装置と、既存のレーザ装置と増設用レーザ装置とを接続するコンバイナと、コンバイナから延出させる外部導出用ファイバと、を備える。

本発明のさらに別の態様は、レーザ出力の変更方法である。当該変更方法は、レーザを発振する第１レーザモジュール、第１レーザモジュールに電力を供給する電源部、およびレーザの発振を制御するレーザ制御部が第１筐体に収容された構造を有する基本レーザ装置に、レーザを発振する第２レーザモジュール、および第２レーザモジュールに電力を供給する第２電源部が第２筐体に収容された構造を有する、少なくとも１つの増設用レーザ装置を接続することを含む。

本発明によれば、レーザの出力を手軽に変更することができる。

実施の形態に係るレーザ装置のブロック図である。 図２（Ａ）は、基本レーザ装置を模式的に示す透視斜視図である。図２（Ｂ）は、増設用レーザ装置を模式的に示す透視斜視図である。 基本レーザ装置のマニホールドを含む領域を模式的に示す透視斜視図である。 基本レーザ装置に増設用レーザ装置が接続された状態にあるレーザ装置のブロック図である。 図５（Ａ）は、レーザ装置の側面図である。図５（Ｂ）は、レーザ装置の正面図である。

以下、本発明を好適な実施の形態をもとに図面を参照しながら説明する。実施の形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施の形態に記述されるすべての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。各図面に示される同一または同等の構成要素、部材、処理には、同一の符号を付するものとし、適宜重複した説明は省略する。また、各図に示す各部の縮尺や形状は、説明を容易にするために便宜的に設定されており、特に言及がない限り限定的に解釈されるものではない。また、本明細書または請求項中に「第１」、「第２」等の用語が用いられる場合には、特に言及がない限りこの用語はいかなる順序や重要度を表すものでもなく、ある構成と他の構成とを区別するためのものである。また、各図面において実施の形態を説明する上で重要ではない部材の一部は省略して表示する。

図１は、実施の形態に係るレーザ装置のブロック図である。図１では、基本レーザ装置と増設用レーザ装置とが非接続の状態が図示されている。図２（Ａ）は、基本レーザ装置を模式的に示す透視斜視図である。図２（Ｂ）は、増設用レーザ装置を模式的に示す透視斜視図である。図１に示すように、レーザ装置１は、基本レーザ装置１００と、少なくとも１つの増設用レーザ装置２００とを備える。

（基本レーザ装置）
基本レーザ装置１００は、第１レーザモジュール１０２と、第１電源部１０４と、レーザ制御部１０６と、第１筐体１０８とを主な構成として備える。基本レーザ装置１００は、第１レーザモジュール１０２、第１電源部１０４およびレーザ制御部１０６が第１筐体１０８に収容された構造を有する。第１筐体１０８は、基本レーザ装置１００の外郭を構成する。

第１レーザモジュール１０２、第１電源部１０４およびレーザ制御部１０６は、１つのパッケージに収容されておらず、それぞれ別体で第１筐体１０８に収容される。また、基本レーザ装置１００は、第１安全回路部１１０と、操作部１１２と、表示部１１４と、制御電源部１１６と、コンバイナ１１８と、外部導出用ファイバ１２０とを備える。これらの部材のうち、外部導出用ファイバ１２０以外の部材は、第１筐体１０８に収容される。外部導出用ファイバ１２０は、一端側が第１筐体１０８内でコンバイナ１１８に接続され、他端側が第１筐体１０８の外に引き出されている。

なお、基本レーザ装置１００に増設用レーザ装置２００を接続していない状態では、コンバイナ１１８と外部導出用ファイバ１２０とは第１筐体１０８内に搭載されていなくてもよい。基本レーザ装置１００を単体で使用する際は、第１レーザモジュール１０２の光ファイバ１０３が直に第１筐体１０８の外に引き出される。

第１レーザモジュール１０２は、レーザを発振するユニットである。第１レーザモジュール１０２は例えば、励起光を発生するダイオードと、レーザ光を発生、増幅させる光ファイバ１０３とを備えるファイバレーザ発振器で構成される。第１電源部１０４は、第１レーザモジュール１０２に電力を供給するユニットである。

レーザ制御部１０６は、レーザの発振を制御するユニットである。レーザ制御部１０６は、第１レーザモジュール１０２の駆動を制御するとともに、増設用レーザ装置２００が基本レーザ装置１００に接続された場合は、増設用レーザ装置２００が備える第２レーザモジュール２０２の駆動も制御する。レーザ制御部１０６は、外付けの制御用コンピュータ（図示せず）や他の外部機器からの信号に基づいて、第１レーザモジュール１０２および第２レーザモジュール２０２におけるレーザの発振を制御する。

第１安全回路部１１０は、第１電源部１０４から第１レーザモジュール１０２への電力供給を遮断、接続するユニットである。第１安全回路部１１０は、外部から電力線が接続されており、基本レーザ装置１００の状態や外部からの信号に基づいて、第１電源部１０４から第１レーザモジュール１０２への給電状態を切り替える。操作部１１２は、例えばレーザ装置１が備える安全リレーのＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチ等を含む。表示部１１４は、例えばレーザ装置１の駆動／停止等の状態を光源の点消灯で表示する。制御電源部１１６は、レーザ制御部１０６や第１安全回路部１１０等に電力を供給する電源である。

コンバイナ１１８は、増設用レーザ装置２００が基本レーザ装置１００に接続される際に、第１レーザモジュール１０２および第２レーザモジュール２０２を接続する機構である。また、コンバイナ１１８は、第１レーザモジュール１０２および第２レーザモジュール２０２から送られるレーザ光によって生じる熱を冷却するための冷却機構を有する。外部導出用ファイバ１２０は、コンバイナ１１８から延び、１１８第１筐体１０８の外部に引き出されて、レーザ装置１で生成されるレーザ光をレーザ加工機に伝送する。

図２（Ａ）に示すように、第１筐体１０８は、互いに直交する第１方向Ａ、第２方向Ｂおよび第３方向Ｃにおける寸法について、第１方向Ａの寸法が、第２方向Ｂの寸法および第３方向Ｃの寸法のうち小さい方の寸法の１／３以下、好ましくは１／４以下、より好ましくは１／５以下である。本実施の形態では説明の便宜上、基本レーザ装置１００の正面視で横方向（幅方向）を第１方向Ａとし、基本レーザ装置１００の側面視で横方向（正面視で奥行き方向）を第２方向Ｂとし、基本レーザ装置１００の正面視および側面視で縦方向（高さ方向）を第３方向Ｃとする。

例えば、第１方向Ａの寸法は、１５０ｍｍ～２５０ｍｍであり、第２方向Ｂの寸法は、７５０ｍｍ～１２００ｍｍであり、第３方向Ｃの寸法は、１０００ｍｍ～１４００ｍｍである。第１筐体１０８は、底部にキャスター（図示せず）を有してもよい。キャスターを設けることで、基本レーザ装置１００を簡単に移動させることができる。キャスターを設ける場合、第１筐体１０８の第３方向Ｃの寸法は、キャスターを含む寸法である。なお、レーザ装置１の姿勢は特に限定されず、任意の姿勢で使用することができる。第１筐体１０８は、上記した第１方向Ａ～第３方向Ｃの寸法を有するため、外形が扁平形状であって対向する一組の主表面１０８ｄを有する。本実施の形態の第１筐体１０８は、第１方向Ａに扁平な直方体形状である。

第１筐体１０８の内部は、４層構造となっている。最も下側の第１層Ｌ１には、後述するマニホールド１２６が収容される。第１筐体１０８の背面における第１層Ｌ１に対応する領域には、配管接続用開口（図示せず）が配置される。第１層Ｌ１の直上の第２層Ｌ２には、第１レーザモジュール１０２およびコンバイナ１１８が収容される。第１レーザモジュール１０２およびコンバイナ１１８は、第１方向Ａに配列されている。第１レーザモジュール１０２は、扁平形状であって対向する一組の主表面を有する。第１レーザモジュール１０２は、自身の主表面が第１筐体１０８の主表面１０８ｄに対して平行に延在するように配置される。言い換えれば、第１レーザモジュール１０２は、主表面が第２方向Ｂおよび第３方向Ｃに拡がるように配置される。

つまり、第１筐体１０８および第１レーザモジュール１０２は、最も短い辺を含む面が同じ方向を向くように配置される。本実施の形態では、最も短い辺を含む面が下方を向くように配置されている。同様に、コンバイナ１１８も扁平な形状であり、最も短い辺を含む面が下方を向くように配置されている。

第２層Ｌ２の直上の第３層Ｌ３には、第１電源部１０４およびレーザ制御部１０６が収容される。第１電源部１０４は、第１筐体１０８の主表面１０８ｄに沿って、第１レーザモジュール１０２と並ぶように配置される。また、本実施の形態では、第１電源部１０４と第１レーザモジュール１０２とは、第３方向Ｃから見て重なっている。なお、レーザ制御部１０６が第１レーザモジュール１０２と上記の位置関係をとってもよい。

第３層Ｌ３の直上の第４層Ｌ４には、第１安全回路部１１０、操作部１１２、表示部１１４および制御電源部１１６が収容される。これらは１つのパッケージに収容されている。第１筐体１０８内で、第２層Ｌ２～第４層Ｌ４に収容された各ユニットは、電気的に接続される。

第１筐体１０８の正面における各ユニットに対応する領域には、開閉可能な扉部（図示せず）が設けられる。各扉部が開いた状態で、各ユニットを第１筐体１０８に対して挿抜することができる。扉部の周縁部には、防塵防水のためのシール部材が設けられる。第１筐体１０８の正面には、各扉部を覆う正面カバー１２２（図５（Ｂ）参照）が設けられる。正面カバー１２２は、第１筐体１０８の内外で通気するためのスリット１２４を有する。

また、基本レーザ装置１００は、マニホールド１２６を備える。図３は、基本レーザ装置のマニホールドを含む領域を模式的に示す透視斜視図である。マニホールド１２６は、第１筐体１０８の外部から第１レーザモジュール１０２へ冷却水等の冷媒を供給する流路、および第１レーザモジュール１０２から第１筐体１０８の外部へ冷媒を排出する流路を構成する流路ブロックである。

マニホールド１２６は、上流側供給口１２６ａと、下流側供給口１２６ｂとを有する。上流側供給口１２６ａは、第１筐体１０８の外部に敷設される冷媒供給配管（図示せず）に接続される。上流側供給口１２６ａと冷媒供給配管とは、第１筐体１０８の配管接続用開口を介して接続される。下流側供給口１２６ｂは、第１レーザモジュール１０２に接続される。また、マニホールド１２６内には図示しない供給流路が設けられる。供給流路は、一端側が上流側供給口１２６ａに接続され、他端側が下流側供給口１２６ｂに接続される。

また、マニホールド１２６は、上流側排出口１２６ｃと、下流側排出口１２６ｄとを有する。上流側排出口１２６ｃは、第１レーザモジュール１０２に接続される。下流側排出口１２６ｄは、第１筐体１０８の外部に敷設される冷媒排出配管（図示せず）に接続される。下流側排出口１２６ｄと冷媒排出配管とは、第１筐体１０８の配管接続用開口を介して接続される。また、マニホールド１２６内には図示しない排出流路が設けられる。排出流路は、一端側が上流側排出口１２６ｃに接続され、他端側が下流側排出口１２６ｄに接続される。

冷媒は、上流側供給口１２６ａ、供給流路および下流側供給口１２６ｂを経由して第１レーザモジュール１０２に供給され、上流側排出口１２６ｃ、排出流路および下流側排出口１２６ｄを経由して第１筐体１０８の外部に排出される。これにより、第１レーザモジュール１０２が冷却される。したがって、マニホールド１２６は、第１レーザモジュール１０２を冷却するための水冷機構を構成する。第１電源部１０４は、第１筐体１０８の外部から流れ込む空気によって空冷される。その他のユニットは、空冷してもよいし水冷してもよい。

なお、第１筐体１０８には、レーザ制御部１０６に接続されて、レーザ状態の確認やパラメータの書き込みを行うための制御用コンピュータが収容されてもよい。制御用コンピュータは、ＰＣ（Personal Computer）等の汎用のコンピュータで構成することができる。また、制御用コンピュータは、第１筐体１０８の外部に配置されてもよい。

（増設用レーザ装置）
図１に示すように、増設用レーザ装置２００は、第２レーザモジュール２０２と、第２電源部２０４と、第２筐体２０８とを主な構成として備える。増設用レーザ装置２００は、第２レーザモジュール２０２および第２電源部２０４が第２筐体２０８に収容された構造を有する。第２筐体２０８は、増設用レーザ装置２００の外郭を構成する。第１筐体１０８と第２筐体２０８とは、互いに独立した別個の筐体である。また、増設用レーザ装置２００は、第２安全回路部２１０を備える。第２安全回路部２１０は、第２筐体２０８に収容される。

第２レーザモジュール２０２は、レーザを発振するユニットである。一例として、第２レーザモジュール２０２は、第１レーザモジュール１０２と同様に、ダイオードと光ファイバ２０３とを備えるファイバレーザ発振器で構成される。第２電源部２０４は、第２レーザモジュール２０２に電力を供給するユニットである。第２安全回路部２１０は、第２電源部２０４から第２レーザモジュール２０２への電力供給を遮断、接続するユニットである。第２安全回路部２１０は、第１安全回路部１１０と同様に、増設用レーザ装置２００の状態や外部からの信号に基づいて、第２電源部２０４から第２レーザモジュール２０２への給電状態を切り替える。第１安全回路部１１０と第２安全回路部２１０とは、それぞれ独立にもしくは同期して動作する。例えば、レーザ装置１の異常時には、第１安全回路部１１０と第２安全回路部２１０とが同期して各電源から各レーザモジュールへの給電を遮断する。また、正常時に必要があれば、一方の安全回路部が他方の安全回路部とは独立に、電源回路からレーザモジュールへの給電を遮断することができる。

図２（Ｂ）に示すように、第２筐体２０８は、互いに直交する第１方向Ａ、第２方向Ｂおよび第３方向Ｃにおける寸法について、第１方向Ａの寸法が、第２方向Ｂの寸法および第３方向Ｃの寸法のうち小さい方の寸法の１／３以下、好ましくは１／４以下、より好ましくは１／５以下である。本実施の形態では説明の便宜上、増設用レーザ装置２００の正面視で横方向（幅方向）を第１方向Ａとし、増設用レーザ装置２００の側面視で横方向（正面視で奥行き方向）を第２方向Ｂとし、増設用レーザ装置２００の正面視および側面視で縦方向（高さ方向）を第３方向Ｃとする。

増設用レーザ装置２００の第１方向Ａの寸法は、好ましくは基本レーザ装置１００の第１方向Ａの寸法の１／２～２／３である。増設用レーザ装置２００の第２方向Ｂおよび第３方向Ｃの寸法は、基本レーザ装置１００と同程度である。例えば、増設用レーザ装置２００の第１方向Ａの寸法は、７５ｍｍ～１６５ｍｍであり、第２方向Ｂの寸法は、７５０ｍｍ～１２００ｍｍであり、第３方向Ｃの寸法は、１０００ｍｍ～１４００ｍｍである。第２筐体２０８は、第１筐体１０８と同様に、底部にキャスターを有してもよい。第２筐体２０８は、上記した第１方向Ａ～第３方向Ｃの寸法を有するため、外形が扁平形状であって対向する一組の主表面２０８ｄを有する。本実施の形態の第２筐体２０８は、第１筐体１０８よりも第１方向Ａに扁平な直方体形状である。

第２筐体２０８の内部は、第１筐体１０８と同様に４層構造となっている。最も下側の第１層Ｌ１には、マニホールド１２６が収容される。第１層Ｌ１の直上の第２層Ｌ２には、第２レーザモジュール２０２が収容される。第２レーザモジュール２０２は、扁平形状であって対向する一組の主表面を有する。第２レーザモジュール２０２は、自身の主表面が第２筐体２０８の主表面２０８ｄに対して平行に延在するように配置される。つまり、第２筐体２０８および第２レーザモジュール２０２は、最も短い辺を含む面が同じ方向を向くように配置される。本実施の形態では、最も短い辺を含む面が下方を向くように配置されている。

第２層Ｌ２の直上の第３層Ｌ３には、第２電源部２０４が収容される。第２電源部２０４は、第２筐体２０８の主表面２０８ｄに沿って、第２レーザモジュール２０２と並ぶように配置される。また、本実施の形態では、第２電源部２０４と第２レーザモジュール２０２とは、第３方向Ｃから見て重なっている。第３層Ｌ３の直上の第４層Ｌ４には、第２安全回路部２１０が収容される。第２筐体２０８内で、第２層Ｌ２～第４層Ｌ４に収容された各ユニットは、電気的に接続される。

第２筐体２０８の正面における各ユニットに対応する領域には、開閉可能な扉部（図示せず）が設けられる。各扉部が開いた状態で、各ユニットを第２筐体２０８に対して挿抜することができる。扉部の周縁部には、防塵防水のためのシール部材が設けられる。第２筐体２０８の正面には、各扉部を覆う正面カバー２２２（図５（Ｂ）参照）が設けられる。正面カバー２２２は、第２筐体２０８の内外で通気するためのスリット２２４を有する。

また、増設用レーザ装置２００は、基本レーザ装置１００と同様にマニホールドを備える。増設用レーザ装置２００における第２レーザモジュール２０２とマニホールドとの接続態様は、第１レーザモジュール１０２とマニホールド１２６との接続態様と同様であるため、詳細な説明は省略する。なお、基本レーザ装置１００のみがマニホールドを備え、増設用レーザ装置２００は、基本レーザ装置１００のマニホールドを介して冷媒が供給／排出される構成であってもよい。

（レーザ装置の出力変更）
図４は、基本レーザ装置１００に増設用レーザ装置２００が接続された状態にあるレーザ装置１のブロック図である。基本レーザ装置１００に増設用レーザ装置２００が接続される際、第１安全回路部１１０と第２安全回路部２１０とが電力線２２６で接続される。これにより、第２安全回路部２１０は、制御電源部１１６から電力の供給を受けることができる。また、第２安全回路部２１０は、操作部１１２および表示部１１４とも接続される。

また、第２レーザモジュール２０２とレーザ制御部１０６とが信号線２２８で接続される。これにより、レーザ制御部１０６は、第１レーザモジュール１０２および第２レーザモジュール２０２の駆動を制御することができる。レーザ制御部１０６は、第１レーザモジュール１０２からのレーザ出力と第２レーザモジュール２０２からのレーザ出力とのバランスを、適宜変更することができる。

また、第２レーザモジュール２０２の光ファイバ２０３が、コンバイナ１１８において、第１レーザモジュール１０２の光ファイバ１０３と溶接等により接合される。コンバイナ１１８において集結された光ファイバ１０３および光ファイバ２０３は、外部導出用ファイバ１２０に接続される。外部導出用ファイバ１２０は、第１筐体１０８から外部に延出して、例えば外部のレーザ加工機に接続される。なお、基本レーザ装置１００がコンバイナ１１８および外部導出用ファイバ１２０を予め備えていない場合は、増設用レーザ装置２００の接続の際に、コンバイナ１１８および外部導出用ファイバ１２０が第１筐体１０８に収容される。

このように、基本レーザ装置１００に増設用レーザ装置２００を接続することで、レーザ装置１におけるレーザの出力を変更することができる。つまり、基本レーザ装置１００に増設用レーザ装置２００を接続することで、レーザ装置１におけるレーザの最大出力（レーザ装置１が出力できるレーザの最大強度）を、基本レーザ装置１００の最大出力と増設用レーザ装置２００の最大出力との合計出力まで増やすことができる。

基本レーザ装置１００単体でのレーザの最大出力と、増設用レーザ装置２００単体でのレーザの最大出力とは、同じでも異なってもよい。したがって、第１レーザモジュール１０２、第１電源部１０４および第１安全回路部１１０の組み合わせと、第２レーザモジュール２０２、第２電源部２０４および第２安全回路部２１０の組み合わせとは、同じ最大出力に対応するものであってよいし、異なる最大出力に対応するものであってもよい。

また、基本レーザ装置１００には、２台以上の増設用レーザ装置２００が接続されてもよい。図５（Ａ）は、レーザ装置１の側面図である。図５（Ｂ）は、レーザ装置１の正面図である。図５（Ｂ）には、３台の増設用レーザ装置２００が基本レーザ装置１００に接続された様子が図示されている。２台以上の増設用レーザ装置２００を基本レーザ装置１００に接続する場合、各増設用レーザ装置２００は、基本レーザ装置１００に対して並列に接続される。各増設用レーザ装置２００と基本レーザ装置１００との電気的および光学的な接続は、１台の増設用レーザ装置２００を基本レーザ装置１００に接続する場合と同様である。

また、図５（Ｂ）に示すように、基本レーザ装置１００と増設用レーザ装置２００とは、第１筐体１０８と第２筐体２０８とが第１方向Ａに並ぶように配置される。上記の通り、第１筐体１０８および第２筐体２０８は第１方向Ａに薄い形状を有する。つまり、基本レーザ装置１００および増設用レーザ装置２００は、互いに接する表面と交わる第１方向Ａの寸法が、当該表面が延びる第２方向Ｂおよび第３方向Ｃのうち小さい方の寸法の１／３以下である。したがって、基本レーザ装置１００と増設用レーザ装置２００とは、第１筐体１０８の主表面１０８ｄと第２筐体２０８の主表面２０８ｄとが当接する。これにより、増設用レーザ装置２００を増設する際の作業性を向上させることができる。

また、基本レーザ装置１００および増設用レーザ装置２００は扁平な形状であるため、レーザ装置１の設置面積を小さくすることができる。また、設置面積の小ささから、第１筐体１０８の主表面１０８ｄあるいは第２筐体２０８の主表面２０８ｄがレーザ加工機に当接あるいは近接するようにして、レーザ装置１を設置することができる。これにより、レーザ装置１をレーザ加工機に併設した場合でも、レーザ加工機周囲における作業者の動線を確保することができる。また、実施の形態に係るレーザ装置１は、自身の設置面積の小ささと、レーザ加工機に当接または近接するように設置できることとから、レーザ装置１およびレーザ加工機を敷設する際のスペース効率を向上させることができる。

以上説明したように、本実施の形態に係るレーザ装置１は、第１レーザモジュール１０２、第１電源部１０４およびレーザ制御部１０６が第１筐体１０８に収容された構造を有する基本レーザ装置１００と、第２レーザモジュール２０２および第２電源部２０４が第２筐体２０８に収容された構造を有する、少なくとも１つの増設用レーザ装置２００とを備える。そして、レーザ装置１は、基本レーザ装置１００に増設用レーザ装置２００を接続することで、レーザの出力を変更することができる。

従来のレーザ装置は、レーザの最大出力それぞれに応じたサイズのキャビネットが割り当てられていた。レーザ出力ごとに異なるサイズのキャビネットを用いる態様では、既存のレーザ装置よりも高いレーザ出力を得たいと考えた場合、装置全体を交換する必要があった。このため、レーザ出力の変更に要するコストが高くなる傾向にあった。

あるいは、従来のレーザ装置は、所定範囲のレーザの最大出力に対して共通のキャビネットが割り当てられていた。所定のレーザ出力範囲でキャビネットを共通化する態様では、そのキャビネットで対応可能な最大出力を必要としない場合、キャビネット内に無駄なスペースがある状態となり、レーザ装置のスペース効率低下の要因となっていた。また、キャビネットを共通化する場合、将来のレーザ出力の増強に備えて予め高容量の電源部や安全回路部等を搭載する必要があり、コスト増加の要因となっていた。

これに対し、本実施の形態では、基本レーザ装置１００に増設用レーザ装置２００を外付けするだけで、レーザ装置１全体でのレーザの最大出力を簡単に増加させることができる。したがって、手軽にレーザの最大出力を変更することができる。また、レーザの最大出力を増やすために基本レーザ装置１００全体を交換する場合に比べて、コストの増加を抑えることができる。

また、基本レーザ装置１００と増設用レーザ装置２００とは、それぞれ別々の筐体に各装置の構成ユニットを収容している。このため、各レーザ装置の筐体には、他方のレーザ装置の構成ユニットを搭載するための空間を設けておく必要がない。よって、レーザ装置１のスペース効率を高めることができる。

また、基本レーザ装置１００は、第１レーザモジュール１０２と、これに対応する第１電源部１０４を備える。増設用レーザ装置２００は、第２レーザモジュール２０２と、これに対応する第２電源部２０４を備える。また、基本レーザ装置１００は、第１電源部１０４に対応する第１安全回路部１１０を備え、増設用レーザ装置２００は、第２電源部２０４に対応する第２安全回路部２１０を備える。つまり、各レーザ装置は、それぞれのレーザモジュールの出力に合わせた電源部と安全回路部とを備える。

したがって、レーザ出力の増強に備えて予め高容量の電源部や安全回路部を基本レーザ装置１００に搭載する必要がない。よって、装置の無駄を減らすことができ、コストを抑えることができる。また、レーザ出力の増加に必要とされるレーザモジュール、電源部および安全回路部は、増設用レーザ装置２００側に搭載されている。このため、基本レーザ装置１００の装置構成を変更することなく、基本レーザ装置１００と増設用レーザ装置２００との間で光学的接続と電気的接続とを施すだけで、簡単にレーザの出力を変更することができる。

また、増設用レーザ装置２００は、レーザ制御部１０６、操作部１１２、表示部１１４および制御電源部１１６を備えておらず、これらは基本レーザ装置１００のみに設けられる。つまり、レーザ制御部１０６、操作部１１２、表示部１１４および制御電源部１１６は、基本レーザ装置１００と増設用レーザ装置２００とで共通化している。このため、増設用レーザ装置２００を小型化することができる。

また、基本レーザ装置１００は、第１レーザモジュール１０２および第２レーザモジュール２０２を接続するコンバイナ１１８と、コンバイナ１１８から延出させる外部導出用ファイバ１２０とを有する。これにより、基本レーザ装置１００に対して、簡単に増設用レーザ装置２００を接続することができる。

また、本実施の形態において、基本レーザ装置１００と増設用レーザ装置２００とは、第１筐体１０８と第２筐体２０８とが第１方向Ａに並ぶように配置される。そして、第１筐体１０８および第２筐体２０８は、互いに直交する第１方向Ａ、第２方向Ｂおよび第３方向Ｃにおける寸法について、第１方向Ａの寸法が、第２方向Ｂの寸法および第３方向Ｃの寸法のうち小さい方の寸法の１／３以下である。

これにより、レーザ装置１の設置スペースを小さくすることができる。また、レーザ装置１の設置スペースの縮小により、レーザ装置１の設置自由度も高めることができる。この結果、レーザ装置１およびレーザ加工機を敷設する際のスペース効率を向上させることができる。特に、レーザ装置１の実際の使用状況においては、最も小さい第１方向Ａの寸法を２番目に小さい第２方向Ｂまたは第３方向Ｃの寸法の１／３以下とすることで、スペース効率をより確実に向上させることができる。

本実施の形態には、基本レーザ装置１００単体の提供も含まれる。つまり、本実施の形態のある態様は、レーザを発振するレーザモジュール（第１レーザモジュール１０２）、レーザモジュールに電力を供給する電源部（第１電源部１０４）、およびレーザの発振を制御するレーザ制御部１０６が筐体（第１筐体１０８）に収容された構造を有し、別筐体（第２筐体２０８）の増設用レーザ装置２００を接続することでレーザの出力を変更可能である、レーザ装置（基本レーザ装置１００）である。

また、本実施の形態には、増設用レーザ装置２００と、コンバイナ１１８と、外部導出用ファイバ１２０とを備えるレーザ装置増設キットの提供も含まれる。つまり、本実施の形態の他の態様は、既存のレーザ装置とは別の筐体（第２筐体２０８）に、レーザを発振するレーザモジュール（第２レーザモジュール２０２）、およびレーザモジュールに電力を供給する電源部（第２電源部２０４）が収容された構造を有する、少なくとも１つの増設用レーザ装置２００と、既存のレーザ装置と増設用レーザ装置２００とを接続するコンバイナ１１８と、コンバイナ１１８から延出させる外部導出用ファイバ１２０とを備える、レーザ装置増設キットである。

また、本実施の形態には、レーザ出力の変更方法の提供も含まれる。つまり、本実施の形態の他の態様は、レーザを発振する第１レーザモジュール１０２、第１レーザモジュール１０２に電力を供給する第１電源部１０４、およびレーザの発振を制御するレーザ制御部１０６が第１筐体１０８に収容された構造を有する基本レーザ装置１００に、レーザを発振する第２レーザモジュール２０２、および第２レーザモジュール２０２に電力を供給する第２電源部２０４が第２筐体２０８に収容された構造を有する、少なくとも１つの増設用レーザ装置２００を接続することを含む、レーザ出力の変更方法である。

以上、本発明の実施の形態について詳細に説明した。前述した実施の形態は、本発明を実施するにあたっての具体例を示したものにすぎない。実施の形態の内容は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、請求の範囲に規定された発明の思想を逸脱しない範囲において、構成要素の変更、追加、削除等の多くの設計変更が可能である。前述の実施の形態では、このような設計変更が可能な内容に関して、「本実施の形態の」、「本実施の形態では」等の表記を付して強調しているが、そのような表記のない内容でも設計変更が許容される。また、実施の形態に含まれる構成要素の任意の組み合わせも、本発明の態様として有効である。設計変更や構成要素の組み合わせによって得られる新たな実施の形態は、組み合わされる構成要素および変形それぞれの効果をあわせもつ。

前述した実施の形態において、第１筐体１０８および第２筐体２０８内での各ユニットの配置は、適宜変更することができる。また、第１筐体１０８や第２筐体２０８を防塵防水構造とする必要がない場合は、ブッシュやシール部材を省略することができる。また、実施の形態では、主な発熱体である第１レーザモジュール１０２および第２レーザモジュール２０２を水冷し、第１電源部１０４および第２電源部２０４を空冷しているが、特にこの構成に限定されない。例えば、全てのユニットを水冷してもよいし空冷してもよい。

なお、以上の構成要素の任意の組合せ、本発明の表現を方法、装置、システム等の間で変換したものもまた、本発明の態様として有効である。

１ レーザ装置、 １００ 基本レーザ装置、 １０２ 第１レーザモジュール、 １０４ 第１電源部、 １０６ レーザ制御部、 １０８ 第１筐体、 １１０ 第１安全回路部、 １１８ コンバイナ、 １２０ 外部導出用ファイバ、 ２００ 増設用レーザ装置、 ２０２ 第２レーザモジュール、 ２０４ 第２電源部、 ２０８ 第２筐体、 ２１０ 第２安全回路部。

Claims (6)

1. レーザを発振する第１レーザモジュール、前記第１レーザモジュールに電力を供給する第１電源部、前記第１電源部から前記第１レーザモジュールへの電力供給を遮断、接続する第１安全回路部、および少なくとも前記第１レーザモジュールの駆動を制御するレーザ制御部が第１筐体に収容された構造を有する基本レーザ装置と、
   レーザを発振する第２レーザモジュール、前記第２レーザモジュールに電力を供給する第２電源部、および前記第２電源部から前記第２レーザモジュールへの電力供給を遮断、接続する第２安全回路部が第２筐体に収容された構造を有する、少なくとも１つの増設用レーザ装置と、を備え、
   前記基本レーザ装置に前記増設用レーザ装置を接続することでレーザの出力強度を変更可能であり、
   前記第１安全回路部は、少なくとも前記基本レーザ装置の状態に基づいて動作し、
   前記第２安全回路部は、前記増設用レーザ装置の状態に基づく動作と、前記第１安全回路部に同期した動作とを実行可能であることを特徴とするレーザ装置。
2. 前記レーザ制御部は、前記第２レーザモジュールの駆動を制御する請求項１に記載のレーザ装置。
3. 前記基本レーザ装置は、
   前記第１レーザモジュールおよび前記第２レーザモジュールを接続するコンバイナと、
   前記コンバイナから延出させる外部導出用ファイバと、
   を有する請求項１または２に記載のレーザ装置。
4. 前記基本レーザ装置と前記増設用レーザ装置とは、前記第１筐体と前記第２筐体とが第１方向に並ぶように配置され、
   前記第１筐体および前記第２筐体は、互いに直交する前記第１方向、第２方向および第３方向における寸法について、前記第１方向の寸法が、前記第２方向の寸法および前記第３方向の寸法のうち小さい方の寸法の１／３以下である請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザ装置。
5. レーザを発振するレーザモジュール、前記レーザモジュールに電力を供給する電源部、および、前記レーザモジュールの出力に合わせた安全回路部を有し、基本レーザ装置への接続と非接続との切り替えにより前記基本レーザ装置からのレーザの出力強度を変更可能である増設用レーザ装置であって、
   前記安全回路部は、前記電源部から前記レーザモジュールへの電力供給を遮断、接続することが可能であり、前記増設用レーザ装置の状態に基づく動作と、前記基本レーザ装置の安全回路部に同期した動作とを実行可能であることを特徴とする増設用レーザ装置。
6. レーザを発振する第１レーザモジュール、前記第１レーザモジュールに電力を供給する第１電源部、前記第１電源部から前記第１レーザモジュールへの電力供給を遮断、接続する第１安全回路部、および少なくとも前記第１レーザモジュールの駆動を制御するレーザ制御部が第１筐体に収容された構造を有する基本レーザ装置に、レーザを発振する第２レーザモジュール、前記第２レーザモジュールに電力を供給する第２電源部、および前記第２電源部から前記第２レーザモジュールへの電力供給を遮断、接続する第２安全回路部が第２筐体に収容された構造を有する、少なくとも１つの増設用レーザ装置を接続することを含み、
   前記第１安全回路部は、少なくとも前記基本レーザ装置の状態に基づいて動作し、
   前記第２安全回路部は、前記増設用レーザ装置の状態に基づく動作と、前記第１安全回路部に同期した動作とを実行可能であることを特徴とするレーザ出力強度の変更方法。

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