(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ファイバレーザ発振器において、
それぞれ密閉された複数のファイバレーザモジュールで構成されたレーザ光源と、
前記ファイバレーザモジュールのそれぞれにドライエアーを供給して除湿する除湿手段と
を備えていることを特徴とするファイバレーザ発振器。
【請求項２】
前記除湿手段は、ポンプから吐出された高圧エアーを除湿フィルタで除湿することによって前記ドライエアーを生成することを特徴とする請求項１に記載のファイバレーザ発振器。
【請求項３】
ファイバレーザ発振器を加工テーブルに内蔵したファイバレーザ加工機において、
それぞれ密閉された複数のファイバレーザモジュールで構成され、前記加工テーブルに内蔵されたレーザ光源と、
前記加工テーブルに内蔵され、前記ファイバレーザモジュールのそれぞれにドライエアーを供給して除湿する除湿手段と
を備えていることを特徴とするファイバレーザ加工機。
【請求項４】
前記除湿手段は、ポンプから吐出された高圧エアーを除湿フィルタで除湿することによって前記ドライエアーを生成することを特徴とする請求項３に記載のファイバレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ファイバレーザモジュール毎に除湿できる機能を備えたファイバレーザ発振器及びファイバレーザ加工機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のファイバレーザ加工機では、特許文献１に開示されているようにファイバレーザ発振器と加工テーブルとを別々に設け、ファイバレーザ発振器から出力されたレーザ光はプロセスファイバを用いて加工テーブル側へ伝送されていた。
【０００３】
このような従来のファイバレーザ加工機を構成するファイバレーザ発振器では、半導体レーザの発振効率が冷却温度に依存するため、チラー等の冷却水供給装置が安定に維持できる水温で、尚且つできるだけ低温（通常２０℃付近）になるように設定されていた。このようにファイバレーザ発振器ではレーザ光源を冷却する必要があるために、結露を防止するための除湿装置が必要不可欠であった。
【０００４】
ここで、従来のファイバレーザ発振器の構成を、図５を参照して説明する。
【０００５】
図５に示すように、従来のファイバレーザ発振器５１は、ファイバレーザ発振器全体を収容する密閉された筐体５２と、レーザ光を生成するためのレーザ光源を構成する複数のファイバレーザモジュール５３と、電源を供給する電源装置５４と、除湿するためのドライエアーを供給する除湿装置５５とを備えている。
【０００６】
従来のファイバレーザ発振器５１では、冷却水を循環させてファイバレーザモジュール５３を冷却し、結露を防止するために除湿装置５５からドライエアーを供給して密閉された筐体５２の内部全体を除湿していた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−２２６４７３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述した従来のファイバレーザ発振器５１では、筐体５２を密閉して筐体５２の内部全体を除湿していたので、メンテナンスなどのために筐体５２を開放すると、ファイバレーザモジュール５３は大気に晒されることになり、ファイバレーザモジュール５３に結露が生じてしまうという問題点があった。
【０００９】
また、筐体５２の内部全体を除湿していたので、密閉処理が膨大になるとともに、除湿空間が大きくなって大型の除湿装置が必要になるという問題点もあった。
【００１０】
さらに、従来のファイバレーザ加工機では、ファイバレーザ発振器と加工テーブルを別々に設けていたので、設置スペースが大きくなってしまうという問題点があり、この問題点を解決するためには加工テーブルにファイバレーザ発振器を内蔵させる必要があった。
【００１１】
しかしながら、上述した従来のファイバレーザ発振器のように筐体全体で除湿する構造になっていると、ファイバレーザ発振器を小型化することができず、ファイバレーザ発振器を加工テーブルに内蔵することは困難であった。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上述した課題を解決するために、請求項１に記載の本発明は、ファイバレーザ発振器において、それぞれ密閉された複数のファイバレーザモジュールで構成されたレーザ光源と、前記ファイバレーザモジュールのそれぞれにドライエアーを供給して除湿する除湿手段とを備えていることを特徴とするファイバレーザ発振器である。
【００１３】
請求項２に記載の本発明は、前記除湿手段が、ポンプから吐出された高圧エアーを除湿フィルタで除湿することによって前記ドライエアーを生成することを特徴とするファイバレーザ発振器である。
【００１４】
請求項３に記載の本発明は、ファイバレーザ発振器を加工テーブルに内蔵したファイバレーザ加工機において、それぞれ密閉された複数のファイバレーザモジュールで構成され、前記加工テーブルに内蔵されたレーザ光源と、前記加工テーブルに内蔵され、前記ファイバレーザモジュールのそれぞれにドライエアーを供給して除湿する除湿手段とを備えていることを特徴とするファイバレーザ加工機である。
【００１５】
請求項４に記載の本発明は、前記除湿手段が、ポンプから吐出された高圧エアーを除湿フィルタで除湿することによって前記ドライエアーを生成することを特徴とするファイバレーザ加工機である。
【発明の効果】
【００１６】
請求項１に記載の発明によれば、密閉されたファイバレーザモジュールのそれぞれにドライエアーを供給して除湿するようにしたので、ファイバレーザ発振器をメンテナンスなどで開放した場合でもファイバレーザモジュールは密閉されて除湿されたままの状態に維持することができ、これによって結露を防止することができる。
【００１７】
また、請求項２及び請求項４に記載の発明によれば、ポンプから吐出された高圧エアーを除湿フィルタで除湿することによってドライエアーを生成するので、除湿装置を小型化することができ、装置全体をコンパクトにすることができる。
【００１８】
さらに、請求項３に記載の発明によれば、密閉されたファイバレーザモジュールのそれぞれにドライエアーを供給して除湿するようにしたので、ファイバレーザモジュールを常に密閉して除湿された状態に維持することができ、これによって結露を防止することができる。また、ファイバレーザ発振器を加工テーブルに内蔵したので、設置スペースを小さくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明を適用した第１実施形態に係るファイバレーザ発振器及びファイバレーザ加工機の構成を示す図である。
【図２】本発明を適用した第１実施形態に係るファイバレーザ発振器に設置された除湿装置の構成を示す図である。
【図３】本発明を適用した第１実施形態に係るファイバレーザ発振器に設置された除湿装置による除湿の効果を説明するための図である。
【図４】本発明を適用した第２実施形態に係るファイバレーザ加工機の構成を示す図である。
【図５】従来のファイバレーザ発振器の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明を適用した第１及び第２実施形態について図面を参照して説明する。
【００２１】
［第１実施形態］
図１は本実施形態に係るファイバレーザ発振器の構成を示す図である。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態に係るファイバレーザ発振器１は、密閉された複数のファイバレーザモジュール２と、複数のファイバレーザモジュール２で生成されたレーザ光を１つに結合して出力するレーザ光源３と、複数のファイバレーザモジュール２のそれぞれにドライエアーを供給して除湿する除湿装置４と、レーザ光源３で生成されたレーザ光を伝送するフィーディングファイバー５と、レーザ光を送出するビームシャッター６とを備えている。
【００２３】
ここで、ファイバレーザモジュール２は、半導体レーザによる励起光源、駆動回路、ヒートシンク、共振器等で構成されて１つのケースに収納されている。１つのファイバレーザモジュール２の出力は数百Ｗ程度で、各ファイバレーザモジュール２から出力されたレーザ光をコンバイナーで１つに結合してレーザ光源３から出力される。
【００２４】
次に、上述したファイバレーザ発振器１を備えたファイバレーザ加工機の構成を説明する。図１に示すようにファイバレーザ加工機１０は、ファイバレーザ発振器１から出力されたレーザ光を伝送するプロセスファイバ１１と、プロセスファイバ１１から拡がったレーザ光をコリメータレンズ１２で平行光にするコリメータユニット１３と、コリメータレンズ１２で平行光になったレーザ光を反射するベンドミラー１４と、集光レンズ１５で高エネルギー密度のレーザ光に集光する切断ヘッド１６と、加工するための材料１７が設置される加工テーブル１８とを備えている。
【００２５】
次に、図２を参照して本実施形態に係るファイバレーザ発振器１に設置された除湿装置４の構成を説明する。
【００２６】
図２に示すように、除湿装置４は、外気を除湿して得たドライエアーを各ファイバレーザモジュール２に供給するための装置であり、外部から吸入する空気の粉塵等を取り除くプレフィルタ２１と、吸入した外気を加圧して吐出するポンプ２２と、ポンプ２２から吐出された高圧エアーの圧力を制御する圧力スイッチ２３と、ポンプ２２から吐出された高圧エアーから水分を取り除く除湿フィルタ２４と、除湿フィルタ２４を通過したドライエアーの圧力を調整する調整弁２５とを備えている。
【００２７】
ここで、ポンプ２２は、吸入した外気を０．３ＭＰａ程度に加圧して吐出するためのものであり、例えばダイヤフラム式やピストン式のポンプを使用することができる。また、複数あるファイバレーザモジュール２のそれぞれに高圧エアーを供給できればよいので、小型のポンプで十分である。さらに、従来からレーザ加工機等に設置されていたパージエアーを供給するための装置を使用してもよい。
【００２８】
除湿フィルタ２４は、ポンプ２２から吐出された高圧エアーから水分を取り除くことのできるフィルタであればよく、例えば中空糸膜フィルタを使用することができる。中空糸膜フィルタは分子径の小さなＨ２Ｏを中空糸外に透過し、分子径の大きなＯ２やＮ２を中空糸内に閉じ込めるフィルタである。チューブ状になった中空糸の一方から加圧した湿潤空気を流入させると、他方からドライエアーを吐出する。このときドライエアーの一部は中空糸外面に付いた水分を飛ばすために中空糸外面を通過して排気される。ただし、中空糸膜フィルタでなくても水分を除去できるものであればよく、例えばこの他にペルチェ素子等の冷却を利用した電子式ドライヤで除湿してもよい。
【００２９】
次に、本実施形態に係るファイバレーザ発振器１における除湿装置４の動作を説明する。除湿装置４では、ポンプ２２が駆動されると、プレフィルタ２１で粉塵等の除去された外気が吸入され、ポンプ２２で加圧されて高圧エアーが吐出される。ポンプ２２から吐出された高圧エアーは圧力スイッチ２３で圧力が制御されて除湿フィルタ２４へ流入し、水分が取り除かれて乾燥したドライエアーが生成される。
【００３０】
その後、除湿フィルタ２４で除湿されたドライエアーは、調整弁２５で圧力が調整されてから複数あるファイバレーザモジュール２のそれぞれに供給される。このとき各ファイバレーザモジュール２に供給されるドライエアーの量は、毎分１リットル程度である。
【００３１】
次に、上述した除湿装置４による除湿の効果について図３を参照して説明する。図３（ａ）は、除湿装置４を駆動した場合における温度及び湿度の変化を示す図であり、図３（ｂ）は露点の変化を示す図である。
【００３２】
図３（ａ）に示すように、除湿装置４を駆動すると、ファイバレーザモジュール２の内部の湿度は外部の湿度に対して１０％以上低下する。また、ファイバレーザモジュール２の内部の温度も除湿装置４の駆動後に徐々に低下していくことが分かる。
【００３３】
そして、図３（ｂ）を参照すると、ファイバレーザモジュール２の内部の露点は、外部の露点から３〜４度低下することが分かる。
【００３４】
したがって、上述したデータが示しているように、本実施形態に係る除湿装置４によってファイバレーザモジュール２の内部は効果的に除湿されており、これによってファイバレーザモジュール２の内部での結露を防止することができる。
【００３５】
また、本実施形態に係るファイバレーザ発振器１では、筐体全体を除湿するのではなく、ファイバレーザモジュール２の内部のみを除湿するので、小型のポンプで除湿することが可能であり、装置全体をコンパクトにすることができる。
【００３６】
さらに、本実施形態に係るファイバレーザ発振器１では、ファイバレーザモジュール２を密閉して除湿するので、メンテナンス等で筐体を開放してもファイバレーザモジュール２の内部に結露が発生することを防止できる。
【００３７】
また、本実施形態に係るファイバレーザ発振器１では、ファイバレーザモジュール２の内部のみを密閉して筐体は密閉されていないので、排気口から簡単に廃熱することができる。
【００３８】
［第２実施形態］
次に、本発明を適用した第２実施形態について図面を参照して説明する。尚、上述した第１実施形態と同様の部分については同一の番号を付して詳細な説明は省略する。
【００３９】
図４は本実施形態に係るファイバレーザ加工機の構成を示す図である。
【００４０】
図４に示すように、本実施形態に係るファイバレーザ加工機４１は、密閉された複数のファイバレーザモジュール４２と、複数のファイバレーザモジュール４２で生成されたレーザ光を１つに結合して出力するレーザ光源４３と、複数のファイバレーザモジュール４２のそれぞれにドライエアーを供給して除湿する除湿装置４４と、レーザ光源４３で生成されたレーザ光を伝送するフィーディングファイバー４５と、レーザ光を送出するビームシャッター４６と、ビームシャッター４６から出力されたレーザ光を伝送するプロセスファイバ１１と、プロセスファイバ１１から拡がったレーザ光をコリメータレンズ１２で平行光にするコリメータユニット１３と、コリメータレンズ１２で平行光になったレーザ光を反射するベンドミラー１４と、集光レンズ１５で高エネルギー密度のレーザ光に集光する切断ヘッド１６と、加工するための材料１７が設置される加工テーブル１８とを備えている。
【００４１】
ここで、本実施形態に係るファイバレーザ加工機４１は、ファイバレーザ発振器の構成を加工テーブル１８に内蔵したものであり、図示していないがファイバレーザ発振器を構成する制御装置や電源装置なども加工テーブル１８に内蔵されている。
【００４２】
また、除湿装置４４の構成及び動作は、上述した第１実施形態と同様なので、詳細な説明は省略する。
【００４３】
上述したように、本実施形態に係るファイバレーザ加工機４１では、ファイバレーザ発振器を加工テーブル１８に内蔵したので、設置スペースを小さくすることができる。
【００４４】
従来では、ファイバレーザ発振器を筐体全体で除湿していたために小型化することが難しく、ファイバレーザ発振器を加工テーブル１８に内蔵することは困難であった。しかし、本実施形態に係るファイバレーザ加工機４１では、ファイバレーザモジュール４２を密閉して除湿したので、ファイバレーザ発振器を構成していた各部を分散して配置することができ、これによってファイバレーザ発振器を加工テーブル１８に内蔵することができた。
【符号の説明】
【００４５】
１  ファイバレーザ発振器
２、４２  ファイバレーザモジュール
３、４３  レーザ光源
４、４４  除湿装置
５、４５  フィーディングファイバー
６、４６  ビームシャッター
１０、４１  ファイバレーザ加工機
１１  プロセスファイバ
１２  コリメータレンズ
１３  コリメータユニット
１４  ベンドミラー
１５  集光レンズ
１６  切断ヘッド
１７  材料
１８  加工テーブル
【図１】
0005651396.tif 000002
【図２】
0005651396.tif 000003
【図３】
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【図４】
0005651396.tif 000005
【図５】
0005651396.tif 000006