(57)【要約】【課題】様々なワークに対して、加工精度および生産性に優れるレーザ加工を行う。【解決手段】複数のレーザモジュールと、複数の前記レーザモジュールに電力を供給するための電源と、複数の前記レーザモジュールのそれぞれと前記電源との接続状態を個別に切り替える複数のスイッチと、複数の前記レーザモジュールから少なくとも１つを選択して、選択された前記レーザモジュールに電力供給されるように、対応する前記スイッチに指令を出すモジュール制御部と、複数の前記レーザモジュールが選択される場合に、当該複数のレーザモジュールから発振されるレーザ光を合波するレーザ光合波部と、を備える、レーザ発振器。【選択図】図１
2018034184.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザモジュールと、
複数の前記レーザモジュールに電力を供給するための電源と、
複数の前記レーザモジュールのそれぞれと前記電源との接続状態を個別に切り替える複数のスイッチと、
複数の前記レーザモジュールから少なくとも１つを選択して、選択された前記レーザモジュールに電力供給されるように、対応する前記スイッチに指令を出すモジュール制御部と、
複数の前記レーザモジュールが選択される場合に、当該複数のレーザモジュールから発振されるレーザ光を合波するレーザ光合波部と、を備える、レーザ発振器。
【請求項２】
複数のレーザモジュールと、
複数の前記レーザモジュールのそれぞれに個別に電力を供給するための複数の電源と、
複数の前記レーザモジュールから少なくとも１つを選択して、選択された前記レーザモジュールに電力供給されるように、対応する前記電源に指令を出す電力制御部と、
複数の前記レーザモジュールが選択される場合に、当該複数のレーザモジュールから発振されるレーザ光を合波するレーザ光合波部と、を備える、レーザ発振器。
【請求項３】
前記レーザモジュールが、半導体レーザモジュールである、請求項１または２に記載のレーザ発振器。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載のレーザ発振器と、
前記レーザ発振器から出射されるレーザビームを、複数の光路から選択される１つに導光するビーム光路切替部と、
複数の前記光路のそれぞれに対応する複数のプロセスファイバと、を備え
複数の前記プロセスファイバが、互いに異なるコア径を有する、レーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ発振器およびレーザ加工装置に関し、特にレーザビームをプロセスファイバにより導光するレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ発振器により発振されるレーザ光は、単色性および指向性に優れており、かつ、コヒーレントな光であるため、切断、穴あけ、溶接、表面処理、マーキング等の様々な工業的な加工に用いられている。
【０００３】
従来のレーザ加工装置について、図１１を参照しながら説明する。図１１は、レーザ加工装置の構成を模式的に示す斜視図である。図中、同様の構成および機能を備える部材には、同じ符号を付している。
【０００４】
レーザ加工装置２０００は、レーザ発振器２１００と、レーザ発振器２１００から出射されるレーザビームＬＢ１００の光路を切り替えるビーム光路切替部２２００と、レーザビームＬＢ１００が入射する複数のプロセスファイバ２３００（２３００ａ〜２３００ｃ）と、を備える。ビーム光路切替部２２００の内部は例えば大気雰囲気であり、ビーム光路切替部２２００内では、レーザビームＬＢ１００は大気を媒体にして伝搬される。ビーム光路切替部２２００にはプロセスファイバ２３００の一方の端部が接続しており、レーザビームＬＢ１００は、ビーム光路切替部２２００を経て、プロセスファイバ２３００に入射する。プロセスファイバ２３００は、レーザビームＬＢ１００を、ビーム光路切替部２２００から加工対象物（ワークＷ）近傍にまで伝搬するための媒体である。
【０００５】
通常、１台のレーザ発振器２１００には、複数の加工ヘッド２４００（図示例では、３台）が接続している。ビーム光路切替部２２００は、レーザビームＬＢ１００の光路を切り替えて、レーザビームＬＢ１００を複数のプロセスファイバ２３００（２３００ａ〜２３００ｃ）のうちのいずれかに導光する。プロセスファイバ２３００の内部に導光されたレーザビームＬＢ１００は、やがて、プロセスファイバ２３００の他方の端部に接続された加工ヘッド２４００に到達する。このように、レーザビームＬＢ１００が導光される加工ヘッド２４００をビーム光路切替部２２００により切り替えて、タイムシェアリングを行いながら、複数のワークＷに対してレーザ加工が施される。通常、各プロセスファイバ２３００のコア径、および、ビーム光路切替部２２００から各加工ヘッド２４００の先端までの光学的な条件（例えば、屈折率）はそれぞれ等しいため、複数のワークＷに対して、同じ条件でレーザ加工が施される。以下、加工ヘッド２４００からワークＷに照射されるレーザビームＬＢをＬＢ４００と称する。
【０００６】
加工ヘッド２４００は、コリメータレンズ２４１０および集光レンズ２４２０を備える。加工ヘッド２４００に到達したレーザビームＬＢ４００は、集光レンズ２４２０によって密度が高められて、ワークＷに照射される。ワークＷは、加工テーブル２５００上に固定されている。一方、加工ヘッド２４００は、Ｘ軸モータ２７１０およびＹ軸モータ２７２０によって移動可能であり、加工ヘッド２４００をワークＷに対して相対的に移動させながら、所定の加工が施される。レーザ発振器２１００、Ｘ軸モータ２７１０およびＹ軸モータ２７２０は、加工制御部２６００により制御されており、その状態は、加工制御部２６００に同期されている。
【０００７】
レーザ発振器２１００には、通常、複数のレーザモジュール（図示せず）が配置されている。１つのレーザモジュールの出力には限界があるため、複数のレーザモジュールを用いることにより、レーザ発振器２１００の出力を高めている。各レーザモジュールから出射されるレーザ光は、空間合成および／または偏波合成されたレーザビームＬＢとして、レーザ発振器２１００から出射される。空間合成および偏波合成の方法は、例えば、特許文献１および２に開示されている。
【０００８】
レーザ発振器２１００の出力は、加工内容、ワークＷの厚みや材質、加工形状等により調整される。レーザ発振器２１００内では、複数のレーザモジュールが電源に直列に接続されており、各レーザモジュールに流す電流の大きさを制御することにより、レーザ発振器２１００の出力が調整される。あるいは、レーザ発振器２１００の出力は、配置されるレーザモジュールの数を変えることによって調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特表２０１５−５０８２４１号公報
【特許文献２】特開２００７−４１３８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ワークＷを高精度で効率よく加工するには、レーザ発振器２１００の出力とともに、ワークＷに照射されるレーザビームＬＢのＢＰＰ（Beam Parameter Product）がポイントとなる。
【００１１】
ＢＰＰは、レーザビームＬＢの品質を表現するのに、一般的に用いられるパラメータである。ＢＰＰは、ビームの拡がりの半角度θ（ミリラジアン、ｍｒａｄ）と、焦点（ビームウエスト）におけるビーム半径ｗ（ミリメートル、ｍｍ）との積で求められる。ＢＰＰが小さいレーザビームＬＢは、より小さいビーム径であって、焦点深度が短くなるように集光され得る。一方、ＢＰＰの大きいレーザビームＬＢは、大きなビーム径であって、焦点深度が長くなるように集光され得る。そのため、例えば、薄いワークＷを切断する場合には、ＢＰＰの小さなレーザビームＬＢが適しており、厚いワークＷを切断する場合には、ＢＰＰの大きなレーザビームＬＢが適している。つまり、ＢＰＰは、加工精度および生産性を向上させるための重要なパラメータの一つである。なお、焦点深度とは、ビーム径が光学的に同じであると見なされる範囲であって、具体的には、ビーム半径の２√２倍の径に拡がるまでの範囲（レイリーの範囲）である。
【００１２】
しかし、従来のレーザ加工装置およびレーザ発振器では、ワークＷに応じてレーザビームＬＢのビーム径（ひいては、そのＢＰＰ）を変えることはできず、加工精度および生産性が低下し易い。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明の一局面は、複数のレーザモジュールと、複数の前記レーザモジュールに電力を供給するための電源と、複数の前記レーザモジュールのそれぞれと前記電源との接続状態を個別に切り替える複数のスイッチと、複数の前記レーザモジュールから少なくとも１つを選択して、選択された前記レーザモジュールに電力供給されるように、対応する前記スイッチに指令を出すモジュール制御部と、複数の前記レーザモジュールが選択される場合に、当該複数のレーザモジュールから発振されるレーザ光を合波するレーザ光合波部と、を備える、レーザ発振器に関する。
【００１４】
本発明の他の一局面は、複数のレーザモジュールと、複数の前記レーザモジュールのそれぞれに個別に電力を供給するための複数の電源と、複数の前記レーザモジュールから少なくとも１つを選択して、選択された前記レーザモジュールに電力供給されるように、対応する前記電源に指令を出す電力制御部と、複数の前記レーザモジュールが選択される場合に、当該複数のレーザモジュールから発振されるレーザ光を合波するレーザ光合波部と、を備える、レーザ発振器に関する。
【００１５】
本発明のさらに他の一局面は、上記レーザ発振器と、前記レーザ発振器から出射されるレーザビームを、複数の光路から選択される１つに導光するビーム光路切替部と、複数の前記光路のそれぞれに対応する複数のプロセスファイバと、を備え、複数の前記プロセスファイバが、互いに異なるコア径を有する、レーザ加工装置に関する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明のレーザ発振器は、出射されるレーザビームのビーム径を適宜変化させることができる。そのため、このレーザ発振器を備えるレーザ加工装置によれば、様々なワークに対して、加工精度および生産性に優れるレーザ加工が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明に係る第１実施形態のレーザ発振器の内部構成を模式的に示す上面図である。
【図２】図１のＥ−Ｅ面におけるレーザ光の形状を示す断面図（ａ）、Ｆ−Ｆ面およびＧ−Ｇ面における空間合成されたレーザ光の束の形状を示す断面図（ｂ）、および、Ｈ−Ｈ面における偏波合成されたレーザビームの形状を示す断面図（ｃ）である。
【図３】第１実施形態のレーザ発振器の内部構成を模式的に示す上面図である。ただし、図１とはオフされているスイッチの数が異なる。
【図４】図３のＥ−Ｅ面におけるレーザ光の形状を示す断面図（ａ）、Ｆ−Ｆ面およびＧ−Ｇ面における空間合成されたレーザ光の束の形状を示す断面図（ｂ）、および、Ｈ−Ｈ面における偏波合成されたレーザビームの形状を示す断面図（ｃ）である。
【図５】第１実施形態のレーザ発振器の内部構成を模式的に示す上面図である。ただし、図１および図３とはオフされているスイッチの数が異なる。
【図６】図５のＥ−Ｅ面におけるレーザ光の形状を示す断面図（ａ）、Ｆ−Ｆ面およびＧ−Ｇ面における空間合成されたレーザ光の束の形状を示す断面図（ｂ）、および、Ｈ−Ｈ面における偏波合成されたレーザビームの形状を示す断面図（ｃ）である。
【図７】本発明に係るレーザ加工装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図８】ビーム光路切替部の内部構成を模式的に示す上面図である。
【図９Ａ】図８のビーム光路切替部をＡ−Ａ面側から見た側面図である。
【図９Ｂ】図８のビーム光路切替部をＢ−Ｂ面側から見た側面図である。
【図９Ｃ】図８のビーム光路切替部をＣ−Ｃ面側から見た側面図である。
【図９Ｄ】図８のビーム光路切替部をＤ−Ｄ面側から見た側面図である。
【図１０】本発明に係る第２実施形態のレーザ発振器の内部構成を模式的に示す上面図である。
【図１１】従来のレーザ加工装置の構成を模式的に示す斜視図である。
【図１２】ワークの厚みと切断速度との関係を表すグラフである。
【図１３】ワークの厚みとレーザ発振器の出力との関係を表すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１２に、ＢＰＰがそれぞれ４ｍｍ・ｍｒａｄ、６ｍｍ・ｍｒａｄおよび８ｍｍ・ｍｒａｄのレーザビームＬＢを使用して、ワークＷ（ステンレス鋼板）を切断加工する場合における、ワークＷの厚みと切断速度との関係を表すグラフを示す。このグラフからわかるように、切断速度は、レーザビームＬＢのＢＰＰおよびワークＷの厚みに影響される。例えば、ワークＷの厚みが５ｍｍ未満である場合、４ｍｍ・ｍｒａｄのＢＰＰを有するレーザビームＬＢを用いると、他のＢＰＰを有するレーザビームＬＢと比較して切断速度は速くなる。ワークＷの厚みが５〜１８ｍｍ程度である場合、６ｍｍ・ｍｒａｄのＢＰＰを有するレーザビームＬＢを用いると、他のＢＰＰを有するレーザビームＬＢと比較して切断速度は速くなる。ワークＷの厚みが１８ｍｍを超える場合、８ｍｍ・ｍｒａｄのＢＰＰを有するレーザビームＬＢを用いると、他のＢＰＰを有するレーザビームＬＢと比較して切断速度は速くなる。
【００１９】
図１１のレーザ加工装置２０００のように、ワークＷにプロセスファイバ２３００から出射されるレーザビームＬＢ４００を照射する場合、レーザビームＬＢ４００のＢＰＰは、上記半角度θとプロセスファイバ２３００のコア径との積で表わすことができる。すなわち、ＢＰＰの小さなレーザビームＬＢ４００をワークＷに照射するには、コア径の小さなプロセスファイバ２３００を用いればよい。一方、ＢＰＰの大きなレーザビームＬＢ４００をワークに照射するには、コア径の大きなプロセスファイバ２３００を用いればよい。プロセスファイバ２３００のコアとは、プロセスファイバ２３００において、レーザビームＬＢの屈折率の最も高い領域であり、コア径は、当該コアのプロセスファイバ２３００の長手方向に垂直な断面における径である。
【００２０】
通常、レーザビームＬＢは、一旦、例えばビーム光路切替部２２００に配置された集光レンズにより集光させられた後、プロセスファイバ２３００に導光される。そのため、ＢＰＰを算出するために用いられるレーザビームＬＢ４００の拡がりの半角度θは、集光レンズに入射するレーザビームＬＢ（つまり、レーザ発振器２１００から出射されたレーザビームＬＢ１００）の、集光レンズの焦点におけるビーム半径およびビームの拡がりの半角度θ（つまり、レーザビームＬＢ１００のＢＰＰ）に依存する。すなわち、ワークＷに照射されるレーザビームＬＢ４００のＢＰＰを制御するには、レーザ発振器２１００から出射されるレーザビームＬＢ１００のＢＰＰと、レーザビームＬＢ１００を伝搬するプロセスファイバ２３００のコア径と、を制御すればよい。
【００２１】
レーザ発振器２１００から出射されるレーザビームＬＢ１００のＢＰＰは、レーザビームＬＢ１００のビーム径に依存する。上記のとおり、従来、レーザ発振器２１００内には、複数のレーザモジュールが電源に直列に接続されている。そのため、駆動するレーザモジュールの数は定まっており、レーザ発振器２１００から出射されるレーザビームＬＢのビーム径は、常に一定である。この場合、ビーム径を変えるには、配置されるレーザモジュールの数を変更する必要がある。言い換えれば、用いるプロセスファイバ２３００のコア径（あるいは、所望のレーザビームＬＢ４００のＢＰＰ）に応じてレーザ発振器２１００の仕様を変更する必要があり、汎用性および生産性に劣る。
【００２２】
そこで、加工現場においては、レーザ発振器２１００の出力を調整することによって、種々のワークＷを加工している。図１３に、ワークＷの厚みとレーザ発振器の出力との関係を表すグラフを示す。このグラフからわかるように、レーザ発振器の出力が大きいほど、厚いワークＷを容易に切断することができる。出力の調整は、必要な出力を、配置されるレーザモジュールすべてに均等に割り当てることにより行われる。例えば、レーザモジュール１つ当たりの最大出力が１ｋＷであり、このレーザモジュールが８個配置される場合であって、レーザ発振器２１００の出力として４ｋＷが必要である場合、８個のレーザモジュールをそれぞれ最大出力１ｋＷの５０％である５００Ｗの出力で駆動させる。しかし、レーザビームＬＢ１００のビーム径を調整することはできないため、加工精度は低下し易い。
【００２３】
ここで、例えば、厚み５ｍｍ未満の薄いワークＷを切断する場合を検討する。図１３を考慮すると、ワークＷの厚みが薄い場合、小さな出力でも切断は可能である。しかし、レーザ発振器の出力が高いほど、エネルギー密度が高められて、切断速度も速くなることが期待される。例えば、レーザ発振器の出力を４ｋＷから８ｋＷにしてワークＷを切断すると、切断速度が２倍程度速くなることが期待される。一方、図１２によれば、５ｍｍ未満の厚みを備えるワークＷに対しては、ＢＰＰの小さいレーザビームＬＢほど切断速度が速いことがわかる。例えば、ＢＰＰが８ｍｍ・ｍｒａｄの場合と４ｍｍ・ｍｒａｄの場合とでは、４ｍｍ・ｍｒａｄの方が３倍程度、切断速度が速い。つまり、従来のように、レーザビームＬＢ１００のビーム径を変えずに、出力のみを調整してレーザ加工する場合、結果的に切断速度が低下する場合がある。
【００２４】
また、従来、用いられるビーム径の大きなレーザビームＬＢ１００を、効率よくプロセスファイバ２３００に入射させるには、コア径の大きなプロセスファイバ２３００を用いる必要がある。そのため、薄いワークＷを切断する場合、加工精度が低下し易い。加工精度を重視してコア径の小さなプロセスファイバ２３００を用いると、レーザビームＬＢ１００を効率よくプロセスファイバ２３００に入射させることが難しいため、エネルギーロスが大きくなって、生産性が低下する。
【００２５】
半導体レーザモジュールを使用する場合、搭載されるレーザダイオードは、駆動時の出力が大きいほど、入力電力に対する出力の割合（発振効率）が大きくなる傾向にあることが知られている。そのため、上記のように最大出力よりも小さい出力で駆動させる場合、発振効率も低下し易い。
【００２６】
本実施形態では、レーザ発振器において、駆動させるレーザモジュールおよびその数を選択する。これにより、レーザビームＬＢのビーム径（ひいては、ＢＰＰ）を、ワークＷあるいはレーザビームＬＢを伝搬するために用いられるプロセスファイバのコア径に応じて変えることができる。
【００２７】
本実施形態のレーザ発振器は、複数のレーザモジュールと、複数のレーザモジュールに電力を供給するための電源と、複数のレーザモジュールのそれぞれと電源との接続状態を個別に切り替える複数のスイッチと、複数のレーザモジュールから少なくとも１つを選択して、選択されたレーザモジュールに電力供給されるように、対応するスイッチに指令を出すモジュール制御部と、複数のレーザモジュールが選択される場合に、当該複数のレーザモジュールから発振されるレーザ光を合波するレーザ光合波部と、を備える。
【００２８】
本実施形態の他のレーザ発振器は、複数のレーザモジュールと、複数のレーザモジュールのそれぞれに個別に電力を供給するための複数の電源と、複数のレーザモジュールから少なくとも１つを選択して、選択されたレーザモジュールに電力供給されるように、対応する電源に指令を出す電力制御部と、複数のレーザモジュールが選択される場合に、当該複数のレーザモジュールから発振されるレーザ光を合波するレーザ光合波部と、を備える。
【００２９】
本実施形態のレーザ加工装置は、上記いずれかのレーザ発振器と、レーザ発振器から出射されるレーザビームを、複数の光路から選択される１つに導光するビーム光路切替部と、複数の光路のそれぞれに対応する複数のプロセスファイバと、を備え、複数のプロセスファイバが、互いに異なるコア径を有する。
【００３０】
すなわち、レーザ加工装置では、レーザ発振器から出射されたレーザビームの光路を切り替えることにより、そのビーム径に応じたコア径を有するプロセスファイバが選択される。これにより、レーザビームＬＢを効率よくプロセスファイバに入射させることができる。つまり、レーザ発振器は、様々なワークに適したＢＰＰを有するレーザビームを出射できるとともに、レーザ加工装置は、このレーザビームに適したコア径を有するプロセスファイバを選択し、導光することができる。よって、レーザ加工の加工精度および生産性が向上する。
【００３１】
［第１実施形態］
以下、第１実施形態を、図１〜図７を参照しながら説明する。図１、図３および図５は、第１実施形態のレーザ発振器の内部構成を模式的に示す上面図であり、オフされているスイッチの数がそれぞれ異なっている。図２（ａ）、図４（ａ）および図６（ａ）、は、それぞれ図１、図３および図５のＥ−Ｅ面におけるレーザ光の形状を示す断面図であり、図２（ｂ）、図４（ｂ）および図６（ｂ）、は、図１、図３および図５のＦ−Ｆ面およびＧ−Ｇ面における空間合成されたレーザ光の束の形状を示す断面図である。図２（ｃ）、図４（ｃ）および図６（ｃ）、は、図１、図３および図５のＨ−Ｈ面における偏波合成されたレーザ光の束の形状を示す断面図である。図７は、本実施形態のレーザ加工装置の構成を模式的に示す斜視図である。図中、同様の構成および機能を備える部材には、同じ符号を付している。
【００３２】
（レーザ発振器）
まず、第１実施形態に係るレーザ発振器１００Ａの構成およびその動作について説明する。
本実施形態のレーザ発振器１００Ａでは、複数のレーザモジュールにそれぞれスイッチが接続されており、各スイッチを介して、レーザモジュールと電源とが接続されている。これら複数のスイッチのオンおよびオフを個別に制御して、電力を供給するレーザモジュールおよびその数を選択することにより、レーザビームＬＢのビーム径を変化させる。
【００３３】
レーザ発振器１００Ａは、複数のレーザモジュール１１０（図示例では、レーザモジュール１１１ａ〜１１１ｄ、１１２ａ〜１１２ｄ）と、複数のレーザモジュール１１０に電力を供給するための電源１３０と、複数のレーザモジュール１１０のそれぞれと電源１３０との接続状態を個別に切り替える複数のスイッチ（スイッチ群１４０）と、複数のレーザモジュール１１０から少なくとも１つを選択して、選択された少なくとも１つのレーザモジュール１１０に電力供給されるようにスイッチに指令を出すモジュール制御部１５０Ａと、選択された２以上のレーザモジュール１１０から発振されるレーザ光Ｌを合波するレーザ光合波部１２０と、を備える。
【００３４】
レーザ光合波部１２０は、複数の第１反射ミラー１２１および偏光ビームスプリッター１２２を備え、複数のレーザモジュール１１０から発振される２以上のレーザ光Ｌ（Ｌ１、Ｌ２）を合成する。１つのレーザモジュール１１０のみが駆動する場合、レーザ光Ｌの合波は行わなくてよい。スイッチ群１４０は、複数のレーザモジュール１１０のそれぞれと電源１３０との接続状態を個別に切り替える、複数のスイッチ１４１ａ〜１４１ｄおよび、１４２ａ〜１４２ｄを備える。レーザモジュール１１０には、電源１３０から、スイッチ１４１を介して電力が供給される。スイッチ群１４０は、モジュール制御部１５０Ａにより制御される。モジュール制御部１５０Ａは、さらに電源１３０を制御してもよい。以下、レーザモジュール１１０が半導体レーザモジュールである場合を例に挙げ説明するが、これに限定されるものではない。
【００３５】
レーザモジュール１１０は、レーザ光Ｌを発振するモジュールであり、その内部には、複数のレーザダイオード（図示せず）が配置されている。レーザダイオードは、例えば、ｎ型半導体を含むｎ−クラッド層と、ｐ型半導体を含むｐ−クラッド層と、上記両クラッド層の間に介在する活性層と、を含む積層体である。積層体に順電流を流すと、ｎ型半導体の電子とｐ型半導体の正孔とがそれぞれ活性層に流入して、活性層の内部で両者が再結合し、光が発生する。発生した光は活性層内で増幅されて、やがて誘導放出を生じて、レーザ光として発振される。レーザモジュール１１０からは、複数のレーザダイオードにより生じたレーザ光が合成されて発振される。便宜上、レーザモジュール１１０から発振される光をレーザ光Ｌと称し、複数のレーザ光Ｌが合成され、レーザ発振器１００Ａから出射される光をレーザビームＬＢ１と称す。レーザモジュール１１０の出力は、電源１３０から供給される電力に依存する。半導体レーザモジュールの場合、その最大出力は、例えば１ｋＷ程度である。
【００３６】
各レーザモジュール１１０から出射されたレーザ光Ｌは、レーザ光合波部１２０に入射する。このとき、レーザモジュール１１１ａ〜１１１ｄからレーザ光合波部１２０に入射するレーザ光Ｌ１と、レーザモジュール１１２ａ〜１１２ｄからレーザ光合波部１２０に入射するレーザ光Ｌ２とは、互いに直交するように偏光されている。例えば、レーザ光Ｌ１はＰ偏光であり、レーザ光Ｌ２はＳ偏光である。偏光は、例えば、レーザ光Ｌの発振口あるいは光路中に配置されたポラライザーにより行われる。各レーザモジュール１１０からレーザ光合波部１２０に入射するレーザ光ＬのＥ−Ｅ面における形状は、図２（ａ）、図４（ａ）および図６（ａ）に示すように、楕円形状である。これは、レーザダイオードの特性による。
【００３７】
レーザ光合波部１２０に入射した複数のレーザ光Ｌ１およびＬ２は、まず、第１反射ミラー１２１により反射させられて、それぞれ空間合成される。このとき、第１反射ミラー１２１は、レーザ光Ｌ１同士、レーザ光Ｌ２同士、さらにはレーザ光Ｌ１とＬ２とが干渉しないような位置に配置されている。そのため、空間合成されたレーザ光Ｌ１の束Ｌｂ１は、Ｆ−Ｆ面において、図２（ｂ）、図４（ｂ）および図６（ｂ）に示すように、レーザモジュール１１１ａ〜１１１ｄのうち、駆動している数だけ楕円が並んだ形状になる。空間合成されたレーザ光Ｌ２の束Ｌｂ２も同様に、Ｇ−Ｇ面において、図２（ｂ）等に示すように、レーザモジュール１１２ａ〜１１２ｄのうち、駆動している数だけ楕円が並んだ形状になる。
【００３８】
偏光ごとに空間合成されたレーザ光Ｌ１およびＬ２は、続いて、偏光ビームスプリッター１２２により偏波合成される。偏波合成では直交する偏光同士を合成するため、レーザ光Ｌ１およびＬ２は、その光軸が重なるように合成される。そのため、偏波合成された後のレーザビームＬＢ１のＨ−Ｈ面における形状は、図２（ｃ）、図４（ｃ）および図６（ｃ）に示すように、偏波合成の前後で変わらない。図２（ｃ）等において破線で示される円は、偏波合成されたレーザビームＬＢ１のビーム形状を表しており、その直径はレーザビームＬＢ１のビーム径を示している。偏波合成されたレーザビームＬＢ１は、レーザ発振器１００Ａから出射される。
【００３９】
各レーザモジュール１１０は、スイッチ群１４０を介して電源１３０に並列に接続されている。スイッチ群１４０は、レーザモジュール１１０に対応した複数のスイッチ（図示例では、１４１ａ〜１４１ｄ、１４２ａ〜１４２ｄ）を備える。電源１３０およびスイッチ群１４０は、モジュール制御部１５０Ａに接続されている。モジュール制御部１５０Ａは、レーザ加工装置１０００の加工制御部６００（図１０参照）に接続している。モジュール制御部１５０Ａは、加工制御部６００から送られる出力指令値および所望のＢＰＰに応じて、各レーザモジュール１１０に接続されたスイッチを個別にオンまたはオフするとともに、当該出力指令値、オンされたスイッチの数およびレーザモジュール１１０の発振効率を考慮した電力出力指令値を、電源１３０へ送信する。
【００４０】
このように、本実施形態のレーザ発振器１００Ａは、駆動させるレーザモジュール１１０の数を制御することにより、ワークＷの厚み等あるいはプロセスファイバ３００のコア径に応じて、適切なＢＰＰおよび出力でレーザビームＬＢ１を出射することができる。そのため、加工精度および生産性が向上するとともに、汎用性が高まる。
【００４１】
図１は、すべてのスイッチがオンされている場合を示す。偏波合成後のレーザビームＬＢ１は、図２（ｃ）に示すように、Ｈ−Ｈ面において４つのレーザ光Ｌを示す楕円が並んだ形状になる。また、この状態で電源１３０の出力電力を増減させると、すべてのレーザモジュール１１０の出力は均等に増減する。一方、駆動するレーザモジュール１１０の数は変化しない。つまり、レーザビームＬＢ１のビーム径を維持したまま、レーザ発振器１００Ａの出力を増減させることができる。図１の場合、レーザ発振器１００Ａの出力は、例えば、０〜８ｋＷの広い範囲で増減できる。
【００４２】
図３は、２つのスイッチ（１４１ａおよび１４２ａ）がオフされており、レーザモジュール１１１ａおよび１１２ａが駆動していない。そのため、図２（ｃ）に示す４つの楕円のうち右端の楕円が現れず、偏波合成後のレーザビームＬＢ１は、図４（ｃ）に示すように、Ｈ−Ｈ面において３本の楕円が並んだ形状になる。つまり、レーザビームＬＢ１のビーム径は、図２（ｃ）よりも小さくなる。この場合も、レーザビームＬＢ１のビーム径を維持したまま、レーザ発振器１００Ａの出力を増減させることができる。図３の場合、レーザ発振器１００Ａの出力は、例えば、０〜６ｋＷの範囲で増減できる。
【００４３】
駆動させないレーザモジュール１１０は、レーザモジュール１１１ａおよび１１２ａに限定されない。ただし、レーザビームＬＢ１のビーム径を小さくするには、レーザビームＬＢ１のＨ−Ｈ面において、端に位置する楕円に対応するレーザ光Ｌ１およびＬ２を発振するモジュール同士の組み合わせ（この場合、レーザモジュール１１１ｄおよび１１２ｄ）から選ぶ必要がある。
【００４４】
図５では、４つのスイッチ（１４１ａ、１４１ｂ、１４２ａおよび１４２ｂ）がオフされており、レーザモジュール１１１ａ、１１１ｂ、１１２ａおよび１１２ｂが駆動していない。そのため、図２（ｂ）に示す４つの楕円のうち右端２つの楕円が現れず、偏波合成後のレーザビームＬＢ１は、図６（ｃ）に示すように、Ｈ−Ｈ面において２本の楕円が並んだ形状になる。つまり、レーザビームＬＢ１のビーム径は、図４（ｂ）よりも小さくなる。この場合も、レーザビームＬＢ１のビーム径を維持したまま、レーザ発振器１００Ａの出力を増減させることができる。図５の場合、レーザ発振器１００Ａの出力は、例えば、０〜４ｋＷの範囲で増減できる。
【００４５】
駆動させないレーザモジュール１１０は、上記に限定されない。ただし、レーザビームＬＢ１のビーム径を小さくするには、レーザビームＬＢ１のＨ−Ｈ面において、隣り合う楕円が残るように、モジュール同士を組み合わせる必要がある。この場合、駆動させないレーザモジュール１１０の組み合わせとしては、レーザモジュール１１１ａ、１１２ａ、１１１ｂおよび１１２ｂの組み合わせ、１１１ｃ、１１２ｃ、１１１ｄおよび１１２ｄの組み合わせ、あるいは１１１ａ、１１２ａ、１１１ｄおよび１１２ｄの組み合わせが挙げられる。
【００４６】
レーザダイオードは、上記のとおり、駆動時の出力が大きいほど、発振効率が大きくなる。そのため、最大出力よりも小さな出力でレーザ発振器１００Ａを動作させる場合、従来のように、配置されたすべてのレーザモジュールを駆動させながら、これらすべてのレーザモジュールの出力をそれぞれ小さくするよりも、本実施形態のように、駆動させるレーザモジュール１１０の数を低減するとともに、これらレーザモジュール１１０の１つ当たりの出力を高くする方が、発振効率の点で有利である。例えば、８個のレーザダイオード（最大出力１ｋＷ／個）を備えるレーザ発振器を４ｋＷで出力させる場合、８個すべてのレーザダイオードをそれぞれ５００Ｗで出力させるよりも、駆動させるレーザモジュールを４つにして、それぞれを最大出力（１ｋＷ）に近い値で出力させる方が、発振効率は高い。
【００４７】
なお、本実施形態では、最大出力が１ｋＷのレーザモジュール１１０を８個、並列に接続した構成を挙げているが、これに限定されない。レーザモジュールの数および最大出力は、レーザ発振器１００Ａに要求される出力に応じて、適宜設定すればよい。また、レーザ光Ｌを発振する機構も特に限定されず、レーザ発振の媒体として半導体を用いる半導体レーザの他、媒体として炭酸ガス（ＣＯ２）等の気体を用いる気体レーザ、ＹＡＧ等を用いる固体レーザ等が挙げられる。なかでも、光品質および発振効率に優れる点で、半導体レーザが好ましい。
【００４８】
（レーザ加工装置）
本実施形態に係るレーザ加工装置１０００は、図７に示すように、上記レーザ発振器１００Ａと、レーザ発振器１００Ａから出射されるレーザビームＬＢ１の光路を切り替えるビーム光路切替部２００と、レーザビームＬＢ１が入射する複数のプロセスファイバ３００（３１０〜３３０）と、を備える。複数のプロセスファイバ３００は、互いに異なるコア径を備える。
【００４９】
ビーム光路切替部２００の内部は例えば大気雰囲気であり、レーザビームＬＢ１は、ビーム光路切替部２００内を大気を媒体にして伝搬される。ビーム光路切替部２００にはプロセスファイバ３００の一方の端部が接続しており、レーザビームＬＢ１は、ビーム光路切替部２００内で反射および集光された後、プロセスファイバ３００に入射する。プロセスファイバ３００は、レーザビームＬＢを加工対象物（ワークＷ）近傍にまで伝搬するための媒体である。以下、プロセスファイバ３００に入射するレーザビームＬＢをレーザビームＬＢ２と称し、プロセスファイバ３００から出射するレーザビームＬＢをレーザビームＬＢ３と称し、加工ヘッド４００から出射するレーザビームＬＢをレーザビームＬＢ４と称す（図８、図９Ｂ〜９Ｄ参照）。
【００５０】
通常、１台のレーザ発振器１００Ａには、複数の加工ヘッド４００（図示例では、３台）が接続している。ビーム光路切替部２００は、レーザビームＬＢ１の光路を切り替えて集光した後、集光されたレーザビームＬＢ２を複数のプロセスファイバ３００（３１０、３２０、３３０）のうちのいずれかに導光する。プロセスファイバ３００の内部を伝搬したレーザビームＬＢ３は、やがて、プロセスファイバ３００の他方の端部に接続された加工ヘッド４００に到達する。このように、ビーム光路切替部２００により、レーザビームＬＢ２を導光するプロセスファイバ３００、さらには加工ヘッド４００を切り替えて、タイムシェアリングを行いながら、複数のワークＷに対してレーザ加工が施される。
【００５１】
加工ヘッド４００は、コリメータレンズ４１０および第１集光レンズ４２０を備える。加工ヘッド４００に到達したレーザビームＬＢ３は、第１集光レンズ４２０によって密度が高められて、ワークＷに照射される。ワークＷは、加工テーブル５００上に固定されている。一方、加工ヘッド４００は、Ｘ軸モータ７１０およびＹ軸モータ７２０によって移動可能であり、加工ヘッド４００をワークＷに対して相対的に移動させながら、所定の加工が行われる。レーザ発振器１００Ａ、ビーム光路切替部２００、Ｘ軸モータ７１０およびＹ軸モータ７２０は、加工制御部６００により制御されており、その状態は、加工制御部６００に同期されている。なお、ビーム光路切替部２００は、加工制御部６００により制御される他の制御部（図示せず）により制御されてもよい。例えば、加工制御部６００が、レーザビームＬＢ２を導光するプロセスファイバ３００を選択し、この信号を他の制御部に伝達する。そして、この信号を受けた他の制御部が、ビーム光路切替部２００を制御してもよい。
【００５２】
レーザ加工装置１０００によりワークＷを切断あるいは穴あけする場合（以下、まとめてレーザ切断と称す）、加工ヘッド４００には、ワークＷにレーザビームＬＢ４と同軸上で高圧ガス（高圧の酸素、窒素、大気等）を吹き付けるためのガス孔と、当該ガス孔に高圧ガスを供給するガス経路が配置される（いずれも図示せず）。レーザ切断では、レーザビームＬＢ４により溶融されたワークＷの一部を高圧ガスにより除去しながら、ワークＷが切断あるいは穴あけされる。
【００５３】
レーザ加工装置１０００により２以上のワークＷを溶接する場合（レーザ溶接）、加工ヘッド４００には、ワークＷに不活性ガス（アルゴン、ヘリウム等）を低圧で吹き付けるためのガス孔と、当該ガス孔に不活性ガスを供給するガス経路が配置される（いずれも図示せず）。レーザビームＬＢ４により溶融されたワークＷの酸化を不活性ガスにより抑制しながら、ワークＷ同士が溶接される。レーザ加工装置１０００によりワークＷを表面処理する場合も、上記と同様に、ワークＷに、例えば不活性ガスを吹き付けながらレーザビームＬＢ４を照射する。レーザ加工装置１０００によりワークＷにマーキングする場合、ワークＷに、所望の色に応じたガスを吹き付けながらレーザビームＬＢ４を照射する。
【００５４】
次に、ビーム光路切替部２００の切替機構について、図８および図９Ａ〜図９Ｄを参照しながら説明する。図８は、ビーム光路切替部の内部構成を模式的に示す上面図である。図９Ａは、図８のビーム光路切替部をＡ−Ａ面側から見た側面図である。図９Ｂ〜９Ｄは、図８のビーム光路切替部をそれぞれＢ−Ｂ面、Ｃ−Ｃ面およびＤ−Ｄ面側から見た側面図である。
【００５５】
ビーム光路切替部２００は、複数の第２反射ミラー２１０（２１０ａ〜２１０ｃ）と、各第２反射ミラー２１０によって反射されたレーザビームＬＢ１をそれぞれ集光する第２集光レンズ２２０（２２０ａ〜２２０ｃ）と、を備える。レーザ発振器１００Ａから出射されたレーザビームＬＢ１は、導光路２５０を通って、ビーム光路切替部２００に入射する。
【００５６】
第２反射ミラー２１０は、それぞれステッピングモータ２３０（２３０ａ〜２３０ｃ）を備えており、ステッピングモータ２３０の駆動により回転する。第２反射ミラー２１０の初期状態、すなわち、ステッピングモータ２３０に通電していない場合、第２反射ミラー２１０は、レーザビームＬＢ１を反射する反射位置にある。ステッピングモータ２３０が通電されると、第２反射ミラー２１０は回転して、レーザビームＬＢ１をそのまま通過させる通過位置になる（図９Ａ〜９Ｄ参照）。ビーム光路切替部２００は、複数のステッピングモータ２３０の少なくとも１つに通電して、あるいは、いずれにも通電せず、レーザビームＬＢ１の反射位置を切り替える。すべてのステッピングモータ２３０に通電された場合、レーザビームＬＢ１はプロセスファイバ３００に導光されず、ビームアブソーバ２４０に入射される。
【００５７】
第２集光レンズ２２０により集光されたレーザビームＬＢ２は、プロセスファイバ３００（３１０〜３３０）に入射する。このとき、第２反射ミラー２１０と第２集光レンズ２２０とプロセスファイバ３００とは、一対一で対応するようにそれぞれ配置されている。例えば、第２反射ミラー２１０ａで反射されたレーザビームＬＢ１ａは、第２集光レンズ２２０ａで集光されて、プロセスファイバ３１０に入射する。同様に、第２反射ミラー２１０ｂで反射されたレーザビームＬＢ１は、第２集光レンズ２２０ｂで集光されて、プロセスファイバ３２０に入射する。第２反射ミラー２１０ｃで反射されたレーザビームＬＢ１は、第２集光レンズ２２０ｃで集光されて、プロセスファイバ３３０に入射する。プロセスファイバ３００は、例えば、第２集光レンズ２２０によって集光されるレーザビームＬＢ２の焦点に対応するように配置されている。
【００５８】
プロセスファイバ３１０〜３３０は、それぞれ異なるコア径を備える。図示例では、プロセスファイバ３１０のコア径が最も大きく、例えば約２００μｍである。プロセスファイバ３３０のコア径は最も小さく、例えば約１００μｍである。プロセスファイバ３２０のコア径は、例えば約１５０μｍである。すなわち、ビーム光路切替部２００は、レーザビームＬＢ１のビーム径に適したコア径を備えるプロセスファイバ３００に、レーザビームＬＢ１が導光されるように、レーザビームＬＢ１の反射位置を切り替える。レーザビームＬＢ１は、第２集光レンズ２２０により集光された後、プロセスファイバ３００に導光されるため、厳密には、第２集光レンズ２２０により集光されたレーザビームＬＢ２の焦点におけるビーム径（以下、焦点ビーム径）に適したコア径を備えるプロセスファイバ３００に、レーザビームＬＢ１を導光する。
【００５９】
レーザビームＬＢ２の焦点ビーム径に適したプロセスファイバ３００のコア径とは、例えば、上記焦点ビーム径の１１５〜１４０％である。これにより、レーザビームＬＢ２は、効率よくプロセスファイバ３００に導入される。例えば、レーザビームＬＢ２の焦点ビーム径が約１６０μｍである場合、コア径が約２００μｍのプロセスファイバ３１０に、レーザビームＬＢ２を導光すればよい。
【００６０】
プロセスファイバ３００のコアとは、プロセスファイバ３００において、レーザビームＬＢ２の屈折率が最も高い領域であり、コアでは、レーザビームＬＢ２が全反射されて、プロセスファイバ３００に閉じ込められる。コア径は、当該コアのプロセスファイバ３００の長手方向に垂直な断面における径である。通常、コアは、プロセスファイバ３００の長手方向の中心線に沿って形成されており、その周囲には、より屈折率の低い領域（クラッド）が形成されている。そのため、コアに導入されたレーザビームＬＢ２はクラッドに入射しない一方、クラッドに導入されたレーザビームＬＢ２の一部は、コアに入射し得る。クラッドは、屈折率の異なる複数の領域により形成されていてもよい。この場合、屈折率は、プロセスファイバ３００の外側に向かうに従って小さくなる。
【００６１】
レーザビームＬＢ４のＢＰＰは、プロセスファイバ３００から出射した直後のレーザビームＬＢ３のＢＰＰに依存する。レーザビームＬＢ３のＢＰＰは、上記半角度θとプロセスファイバ３００のコア径との積で表わすことができる。すなわち、コア径の大きなプロセスファイバ３００を用いて、さらには、当該プロセスファイバ３００のコア径に適した、大きなビーム径を備えるレーザビームＬＢ２を、当該プロセスファイバ３００に導光することにより、レーザビームＬＢ３のＢＰＰは大きくなる。その結果、レーザビームＬＢ４のＢＰＰが大きくなる。一方、ＢＰＰの小さなレーザビームＬＢ４をワークＷに照射する場合には、コア径のより小さなプロセスファイバ３００を用いて、そこに小さなビーム径を備えるレーザビームＬＢ２を導光することが望ましい。
【００６２】
レーザビームＬＢ２をプロセスファイバ３００に効率よく導光するには、上記のように、レーザビームＬＢ２のビーム径を、プロセスファイバ３００のコア径より小さくすることが望ましい。レーザビームＬＢ２のビーム径は、レーザ発振器１００Ａから発振されるレーザビームＬＢ１のビーム径に依存する。
【００６３】
図１に示すように、レーザ発振器１００Ａの全てのスイッチがオンされている場合、例えば、最も大きなコア径を備えるプロセスファイバ３１０に、レーザビームＬＢ１を導光する。つまり、レーザ発振器１００Ａの全てのスイッチがオンされている場合、ビーム光路切替部２００は、少なくともステッピングモータ２３０ａに通電せず、反射ミラー２１０ａを反射位置にする。これにより、結果的に、ＢＰＰの大きなレーザビームＬＢ４を、任意の出力で、加工ヘッドからワークＷに向けて照射することができる。
【００６４】
図３に示すように、レーザ発振器１００Ａの２つのスイッチ（１４１ａおよび１４２ａ）がオフされている場合、例えば、最も大きなコア径を備えるプロセスファイバ３１０あるいは次に大きなコア径を備えるプロセスファイバ３２０に、レーザビームＬＢ１を導光する。つまり、レーザ発振器１００Ａの２つのスイッチがオフされている場合、ビーム光路切替部２００は、ステッピングモータ２３０ａに通電して、反射ミラー２１０ａを通過位置にするとともに、ステッピングモータ２３０ｂに通電せず、反射ミラー２１０ｂを反射位置にする。あるいは、上記のようにして、反射ミラー２１０ａを反射位置にする。レーザビームＬＢ１をいずれのプロセスファイバ３００に導光するかは、所望のＢＰＰにより適宜決定すればよい。
【００６５】
図５に示すように、レーザ発振器１００Ａの４つのスイッチ（１４１ａ、１４１ｂ、１４２ａおよび１４２ｂ）がオフされている場合、レーザビームＬＢ１は、いずれのプロセスファイバ３００に導光されてもよい。例えば、レーザビームＬＢ１をプロセスファイバ３３０に導光する場合、ビーム光路切替部２００は、ステッピングモータ２３０ａおよび２３０ｂに通電して、反射ミラー２１０ａおよび２１０ｂを通過位置にするとともに、ステッピングモータ２３０ｃに通電せず、第２反射ミラー２１０ｃを反射位置にする。あるいは、上記のようにして、反射ミラー２１０ａまたは反射ミラー２１０ｂを反射位置にする。
【００６６】
ここで、第２反射ミラー２１０および第２集光レンズ２２０は、第２反射ミラー２１０により反射され得る最大のビーム径を有するレーザビームＬＢ１の中心が、第２集光レンズ２２０の中心と一致するように配置されている。例えば、第２集光レンズ２２０ａは、その中心が、図２（ｃ）で示されるレーザビームＬＢ１の中心と一致するように配置される。同様に、第２集光レンズ２２０ｂは、その中心が、図４（ｃ）で示されるレーザビームＬＢ１の中心と一致するように配置される。第２集光レンズ２２０ｃは、その中心が、図６（ｃ）で示されるレーザビームＬＢ１の中心と一致するように配置される。レーザビームＬＢ１の中心は、図２（ｃ）、図４（ｃ）および図６（ｃ）に示すビーム形状を示す円の中心である。
【００６７】
上記のとおり、本実施形態のレーザ加工装置は、レーザ光Ｌを発振するレーザモジュールおよびその数を選択し、さらに、レーザビームＬＢを導光させるプロセスファイバを、そのコア径を考慮して切り替えることにより、１台のレーザ発振器から、様々なワークＷに応じたＢＰＰを有するレーザビームＬＢを生成することができる。これにより、加工精度が向上するとともに、エネルギーロスが抑制される。さらに、ワークＷに最適な加工速度を実現できるため、生産性も向上する。
【００６８】
例えば、図１に示すように、配置された８つすべてのレーザモジュール１１０を駆動させて、焦点ビーム径が約１６０μｍであるレーザビームＬＢ２を生成し、これを、コア径２００μｍのプロセスファイバ３１０に導光する場合、加工ヘッド４００からワークＷに照射されるレーザビームＬＢ４のＢＰＰは、例えば、約８ｍｍ・ｍｒａｄである。このとき、レーザ発振器１００Ａの出力は、上記のとおり、例えば０〜８ｋＷの広い範囲で増減できる。つまり、低出力で、ＢＰＰの大きなレーザビームＬＢを出射することができる。このようなレーザビームＬＢは、特にレーザ溶接や表面改質に適している。
【００６９】
また、図３に示すように、配置された８つのレーザモジュール１１０のうち、６つを駆動させて、焦点ビーム径が約１２０μｍであるレーザビームＬＢ２を生成し、これを、コア径１５０μｍのプロセスファイバ３２０に導光する場合、加工ヘッド４００からワークＷに照射されるレーザビームＬＢ４のＢＰＰは、例えば、約６ｍｍ・ｍｒａｄである。このとき、レーザ発振器１００Ａの出力は、上記のとおり、例えば０〜６ｋＷの範囲で増減できる。
【００７０】
図５に示すように、配置された８つのレーザモジュール１１０のうち、４つを駆動させて、焦点ビーム径が約８０μｍであるレーザビームＬＢ２を生成し、これを、コア径１００μｍのプロセスファイバ３３０に導光する場合、加工ヘッド４００からワークＷに照射されるレーザビームＬＢ４のＢＰＰは、例えば、約４ｍｍ・ｍｒａｄである。このとき、レーザ発振器１００Ａの出力は、上記のとおり、例えば０〜４ｋＷの範囲で増減できる。
【００７１】
なお、本実施形態では、コア径の異なる３種類のプロセスファイバ３００を使用した構成を挙げているが、これに限定されない。プロセスファイバ３００の数およびコア径は、レーザ発振器１００Ａを構成するレーザモジュール１１０の数や個々のモジュールの出力に応じて、適宜設定すればよい。このとき、プロセスファイバ３００の数に対応するように、第２反射ミラー２１０、第２集光レンズ２２０およびステッピングモータ２３０の数を増減させる。第２反射ミラー２１０ａ〜２１０ｃ、第２集光レンズ２２０ａ〜２２０ｃおよびステッピングモータ２３０ａ〜２３０ｃは、それぞれ同じ構成であってもよいし、異なっていてもよい。
【００７２】
また、本実施形態では、複数の加工ヘッド４００をそれぞれ異なる可動軸で可動させるように配置したが、これに限定されない。例えば、複数の加工ヘッド４００を同じ可動軸に設置してもよい。あるいは、一台の加工ヘッド４００にプロセスファイバ３００の切り替え機能を設けて、その加工ヘッド４００を１つの可動軸に設置してもよい。この場合、プロセスファイバ３００の切り替えは、例えば、上記のように反射ミラーおよびステッピングモータを用いる方法、複数のプロセスファイバ３００の他方の端部が固定された固定部材をスライドあるいは回転させる方法等により行うことができる。
【００７３】
［第２実施形態］
本実施形態では、駆動させるレーザモジュールの数を適宜変更するために、レーザモジュールにそれぞれ電源１３０を接続し、その電源１３０を個別に制御する。
【００７４】
すなわち、本実施形態のレーザ発振器１００Ｂは、図１０に示すように、複数のレーザモジュール１１０と、複数のレーザモジュール１１０のそれぞれに個別に電力を供給するための複数の電源１３０（図示例では、１３１ａ〜１３１ｄ、１３２ａ〜１３２ｄ）と、複数のレーザモジュール１１０から少なくとも１つを選択して、選択されたレーザモジュール１１０に電力供給されるように、対応する電源１３０に指令を出す電力制御部１５０Ｂと、選択された２以上のレーザモジュール１１０から発振されるレーザ光Ｌを合波するレーザ光合波部１２０と、を備える。図１０は、第２実施形態のレーザ発振器の内部構成を模式的に示す上面図である。レーザモジュール１１０およびレーザ光合波部１２０は、第１実施形態と同様の構成を備えていてもよい。レーザ発振器１００Ｂは、例えば、第１実施形態と同様の構成を備えるレーザ加工装置１０００に設置される。
【００７５】
この場合、電力制御部１５０Ｂは、加工制御部６００から送られる出力指令値および所望のＢＰＰに応じて、各電源１３１ａ〜１３１ｄ、１３２ａ〜１３２ｄに電力出力指令値を送信する。これにより、第１実施形態と同様、駆動されるレーザモジュール１１０およびその数が適宜選択される。
【産業上の利用可能性】
【００７６】
本発明のレーザ発振器によれば、加工内容、ワークの厚みや材質、加工形状等に応じたレーザビームを出射できるため、種々のレーザ加工装置に適用できる。また、このレーザ加工装置は、加工精度および生産性に優れるとともに、高い汎用性を備える。
【符号の説明】
【００７７】
１０００：レーザ加工装置
１００、１００Ａ、１００Ｂ：レーザ発振器
１１０、１１１ａ〜１１１ｄ、１１２ａ〜１１２ｄ：レーザモジュール
１２０：レーザ光合波部
１２１：第１反射ミラー
１２２：偏光ビームスプリッター
１３０：電源
１４０：スイッチ群
１４１ａ〜１４１ｄ、１４２ａ〜１４２ｄ：スイッチ
１５０Ａ：モジュール制御部
１５０Ｂ：電力制御部
２００：ビーム光路切替部
２１０、２１０ａ〜２１０ｃ：第２反射ミラー
２２０、２２０ａ〜２２０ｃ：第２集光レンズ
２３０、２３０ａ〜２３０ｃ：ステッピングモータ
２４０：ビームアブソーバ
２５０：導光路
３００、３１０、３２０、３３０：プロセスファイバ
４００：加工ヘッド
４１０：コリメータレンズ
４２０：第１集光レンズ
５００：加工テーブル
６００：加工制御部
７１０：Ｘ軸モータ
７２０：Ｙ軸モータ
２０００：レーザ加工装置
２１００：レーザ発振器
２２００：ビーム光路切替部
２３００、２３００ａ〜２３００ｃ：プロセスファイバ
２４００：加工ヘッド
２４１０：コリメータレンズ
２４２０：集光レンズ
２５００：加工テーブル
２６００：加工制御部
２７１０：Ｘ軸モータ
２７２０：Ｙ軸モータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９Ａ】
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【図９Ｂ】
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【図９Ｃ】
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【図９Ｄ】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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