特開 2024-144986 レーザ加工装置及びその制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024144986

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】レーザ加工装置及びその制御方法

(51)【国際特許分類】

   H02J 1/00 20060101AFI20241004BHJP

   H01S 3/00 20060101ALI20241004BHJP

【ＦＩ】

H02J1/00 304E

H01S3/00 B

H02J1/00 306K

H02J1/00 306G

H02J1/00 309D

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023057196

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】000005267

【氏名又は名称】ブラザー工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000992

【氏名又は名称】弁理士法人ネクスト

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 ▲祥▼平

(72)【発明者】

【氏名】浅井 泰博

【テーマコード（参考）】

5F172

5G165

【Ｆターム（参考）】

5F172AD05

5F172AE03

5F172NN10

5F172XX05

5F172ZZ01

5G165BB02

5G165DA01

5G165DA07

5G165EA04

5G165FA01

5G165GA04

5G165HA04

5G165JA09

5G165LA01

5G165LA03

5G165MA01

5G165MA09

(57)【要約】

【課題】電源供給経路毎のコンデンサの総残留電荷量が異なる状態で電源供給が停止した場合に、コンデンサの総残留電荷量が少ない電源供給経路の電子部品の破損を防止することが可能となる技術を提供する。
【解決手段】コントローラ６は、電圧異常検知部が電圧低下を検知しないときには、システム電源線ＰＬ１からファンＡ，Ｂに電力を供給する第１制御を実行し、電圧異常検知部が電圧低下を検知し、かつ電圧比較部によりレーザ電源線ＰＬ２の電圧値がシステム電源線ＰＬ１の電圧値以上であるときには、ファンＡ，Ｂへの電力の供給をシステム電源線ＰＬ１からレーザ電源線ＰＬ２に切り替える第２制御を実行し、電圧異常検知部が電圧低下を検知し、かつ電圧比較部によりレーザ電源線ＰＬ２の電圧値がシステム電源線ＰＬ１の電圧値未満であるときには、システム電源線ＰＬ１からファンＡ，Ｂへの電力量を小さくして供給する第３制御を実行する。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ光を発振するレーザ発振器と、
前記レーザ発振器に付随する第１の負荷と、
加工指令に基づいて、前記レーザ発振器を制御する制御部と、
整流用あるいは電源電圧降下防止用のコンデンサを有し、前記レーザ発振器に電力を供給するレーザ電源線と、
整流用あるいは電源電圧降下防止用のコンデンサを有し、前記制御部に電力を供給するシステム電源線と、
を備え、
前記制御部は、
前記レーザ電源線若しくは前記システム電源線の電圧低下を検知する電圧異常検知部と、
前記電圧異常検知部が前記電圧低下を検知した際の前記レーザ電源線の電圧値と前記システム電源線の電圧値とを比較する電圧比較部と、
前記電圧異常検知部が前記電圧低下を検知しないときには、前記システム電源線から前記第１の負荷に電力を供給する第１制御を実行し、
前記電圧異常検知部が前記電圧低下を検知し、かつ電圧比較部により前記レーザ電源線の電圧値が前記システム電源線の電圧値以上であるときには、前記第１の負荷への電力の供給を前記システム電源線から前記レーザ電源線に切り替える第２制御を実行し、
前記電圧異常検知部が前記電圧低下を検知し、かつ電圧比較部により前記レーザ電源線の電圧値が前記システム電源線の電圧値未満であるときには、前記システム電源線から前記第１の負荷への電力量を小さくして供給する第３制御を実行する電源切替部と、
を有する
ことを特徴とするレーザ加工装置。

【請求項2】

前記レーザ加工装置は、
前記レーザ発振器を有し、前記レーザ光をワークに照射するレーザヘッドと、
前記加工指令に基づいて、前記レーザヘッドを制御するコントローラボックスと、
前記レーザヘッドと前記コントローラボックスとを繋ぐケーブルと、
を備え、
前記制御部はさらに、
前記ケーブルの接続不良を検出する接続不良検出部
を有し、
前記電源切替部は、前記接続不良検出部により前記ケーブルの接続不良が検出された際には、前記レーザ電源線の電圧と前記システム電源線の電圧の大小に拘わらず、前記第１の負荷への電力の供給を前記レーザ電源線に切り替える第４制御を実行する
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項3】

前記レーザヘッドは、前記レーザ発振器を動作させるドライバ回路を有し、
前記ドライバ回路は、前記制御部の一部を担い、前記電圧異常検知部と、前記電圧比較部と、前記電源切替部とを有する
ことを特徴とする請求項２に記載のレーザ加工装置。

【請求項4】

前記第１の負荷は、前記レーザ発振器の放熱ファンである
ことを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載のレーザ加工装置。

【請求項5】

前記レーザ加工装置はさらに、
前記レーザ発振器に付随する第２の負荷
を備え、
前記電源切替部は、
前記電圧異常検知部が前記電圧低下を検出しないときには、前記レーザ電源線から前記第２の負荷に電力を供給する第５制御を実行し、
前記電圧異常検知部が前記電圧低下を検出し、かつ前記電圧比較部により前記レーザ電源線の電圧値が前記システム電源線の電圧値未満であるときには、前記レーザ電源線から前記第２の負荷への電力量を小さくして供給する第６制御を実行する
ことを特徴とする請求項１に記載のレーザ加工装置。

【請求項6】

前記第２の負荷は、前記レーザ発振器の放熱ファンである
ことを特徴とする請求項５に記載のレーザ加工装置。

【請求項7】

レーザ光を発振するレーザ発振器と、前記レーザ発振器に付随する第１の負荷と、加工指令に基づいて、前記レーザ発振器を制御する制御部と、整流用あるいは電源電圧降下防止用のコンデンサを有し、前記レーザ発振器に電力を供給するレーザ電源線と、整流用あるいは電源電圧降下防止用のコンデンサを有し、前記制御部に電力を供給するシステム電源線と、を備えたレーザ加工装置の制御方法であって、
前記レーザ電源線若しくは前記システム電源線の電圧低下を検知する電圧異常検知処理と、
前記電圧異常検知処理により前記電圧低下を検知した際の前記レーザ電源線の電圧値と前記システム電源線の電圧値とを比較する電圧比較処理と、
前記電圧異常検知処理により前記電圧低下を検知しないときには、前記システム電源線から前記第１の負荷に電力を供給する第１制御を実行し、
前記電圧異常検知処理により前記電圧低下を検知し、かつ電圧比較処理により前記レーザ電源線の電圧値が前記システム電源線の電圧値以上であるときには、前記第１の負荷への電力の供給を前記システム電源線から前記レーザ電源線に切り替える第２制御を実行し、
前記電圧異常検知処理により前記電圧低下を検知し、かつ電圧比較処理により前記レーザ電源線の電圧値が前記システム電源線の電圧値未満であるときには、前記システム電源線から前記第１の負荷への電力量を小さくして供給する第３制御を実行する電源切替処理と、
を含むことを特徴とするレーザ加工装置の制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本願は、レーザ加工装置内のコンデンサの残留電荷を放電する技術に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、整流用あるいは電源電圧降下防止用のコンデンサを有する電源供給装置において、電源オフ時にコンデンサの残留電荷を用いて制御する制御板を備えるようにした電源供給装置が記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００７－２０２２４７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかし、特許文献１に記載の電源供給装置では、制御板がコンデンサの残留電荷を用いて何をどのように制御するかについては記載されていないので、電源供給経路が複数あり、各電源供給経路が有するコンデンサの総容量が電源供給経路毎に異なる装置の電源オフ時に生ずる問題に対処することはできない。具体的には、このような構成の装置の電源オフ時には、電源供給経路毎にコンデンサの総残留電荷量が異なるので、単純な放電に任せていると、コンデンサの総残留電荷量が少ない電源供給経路から電源電圧が低下して行くため、電源電圧が先に低下する電源供給経路の電子部品を破損する虞があるという問題があった。

【0005】

本願は、電源供給経路毎のコンデンサの総残留電荷量が異なる状態で電源供給が停止した場合に、コンデンサの総残留電荷量が少ない電源供給経路の電子部品の破損を防止することが可能となる技術を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため、本願のレーザ加工装置は、レーザ光を発振するレーザ発振器と、レーザ発振器に付随する第１の負荷と、加工指令に基づいて、レーザ発振器を制御する制御部と、整流用あるいは電源電圧降下防止用のコンデンサを有し、レーザ発振器に電力を供給するレーザ電源線と、整流用あるいは電源電圧降下防止用のコンデンサを有し、制御部に電力を供給するシステム電源線と、を備え、制御部は、レーザ電源線若しくはシステム電源線の電圧低下を検知する電圧異常検知部と、電圧異常検知部が電圧低下を検知した際のレーザ電源線の電圧値とシステム電源線の電圧値とを比較する電圧比較部と、電圧異常検知部が電圧低下を検知しないときには、システム電源線から第１の負荷に電力を供給する第１制御を実行し、電圧異常検知部が電圧低下を検知し、かつ電圧比較部によりレーザ電源線の電圧値がシステム電源線の電圧値以上であるときには、第１の負荷への電力の供給をシステム電源線からレーザ電源線に切り替える第２制御を実行し、電圧異常検知部が電圧低下を検知し、かつ電圧比較部によりレーザ電源線の電圧値がシステム電源線の電圧値未満であるときには、システム電源線から第１の負荷への電力量を小さくして供給する第３制御を実行する電源切替部と、を有することを特徴とする。

【0007】

上記目的を達成するため、本願のレーザ加工装置の制御方法は、レーザ光を発振するレーザ発振器と、レーザ発振器に付随する第１の負荷と、加工指令に基づいて、レーザ発振器を制御する制御部と、整流用あるいは電源電圧降下防止用のコンデンサを有し、レーザ
発振器に電力を供給するレーザ電源線と、整流用あるいは電源電圧降下防止用のコンデンサを有し、制御部に電力を供給するシステム電源線と、を備えたレーザ加工装置の制御方法であって、レーザ電源線若しくはシステム電源線の電圧低下を検知する電圧異常検知処理と、電圧異常検知処理により電圧低下を検知した際のレーザ電源線の電圧値とシステム電源線の電圧値とを比較する電圧比較処理と、電圧異常検知処理により電圧低下を検知しないときには、システム電源線から第１の負荷に電力を供給する第１制御を実行し、電圧異常検知処理により電圧低下を検知し、かつ電圧比較処理によりレーザ電源線の電圧値がシステム電源線の電圧値以上であるときには、第１の負荷への電力の供給をシステム電源線からレーザ電源線に切り替える第２制御を実行し、電圧異常検知処理により電圧低下を検知し、かつ電圧比較処理によりレーザ電源線の電圧値がシステム電源線の電圧値未満であるときには、システム電源線から第１の負荷への電力量を小さくして供給する第３制御を実行する電源切替処理と、を含むことを特徴とする。

【発明の効果】

【0008】

本願によれば、電源供給経路毎のコンデンサの総残留電荷量が異なる状態で電源供給が停止した場合に、コンデンサの総残留電荷量が少ない電源供給経路の電子部品の破損を防止することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本願の一実施形態に係るレーザ加工装置に含まれるレーザ加工部のレーザヘッド部の概略構成を示す図である。

【図2】本願の一実施形態に係るレーザ加工装置の制御構成を示すブロック図である。

【図3】本願の一実施形態に係るレーザ加工装置に含まれるファンへの電源供給経路の一例を示す図である。

【図4】図２内のコントローラ、特にＣＰＵが実行するファン制御処理の手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本願の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本願の一実施形態に係るレーザ加工装置１に含まれるレーザ加工部３のレーザヘッド部３ｃの概略構成を示し、図２は、レーザ加工装置１の制御構成を示している。なお、図１及び図２では、基本的構成の一部が省略されて描かれており、描かれた各部の寸法比等は必ずしも正確ではない。また、図１において、上下方向は、図に示された通りである。

【0011】

レーザ加工装置１は、図２に示すように、ＰＣ２及びレーザ加工部３で構成されている。ＰＣ２は、一般的なＰＣであるので、その構成の説明は省略する。

【0012】

レーザ加工部３は、加工レーザ光Ｒを加工対象物７の加工面８（図１参照）上で２次元走査してマーキング（印字）加工を行うものである。レーザ加工部３は、コントローラ部３ａとレーザヘッド部３ｃとがケーブル３ｂを介して接続された構成となっている。

【0013】

コントローラ部３ａは、コントローラ６及びＰＳＵ５Ａ，５Ｂで構成されている。なお、ＰＳＵは、「Power Supply Unit」の略語である。コントローラ６は、コンピュータで
構成され、例えば、ＵＳＢやイーサネット、無線ＬＡＮ、RS-232Cなどを介してＰＣ２と
双方向通信可能に接続されている。コントローラ６は、ＰＣ２から送信された印字情報、パラメータ、各種指示情報等に基づいてレーザヘッド部３ｃを駆動制御する。ＰＳＵ５Ａ，５Ｂは、具体的には、システム電源ユニット５Ａ及びレーザ電源ユニット５Ｂ（ともに、図３参照）である。

【0014】

レーザヘッド部３ｃは、図１に示すように、レーザ発振ユニット１２、ガイド光部１５、ダイクロイックミラー１０１、光学系７０、カメラ１０３、ガルバノスキャナ１８、及びｆθレンズ１９等を備えており、不図示の略直方体形状の筐体カバーで覆われている。

【0015】

レーザ発振ユニット１２は、レーザ発振器２１等で構成されている。レーザ発振器２１は、ＣＯ２レーザ、ＹＡＧレーザ等で構成されており、加工レーザ光Ｒを出射する。なお、加工レーザ光Ｒの光径は、不図示のビームエキスパンダで調整（例えば、拡大）される。

【0016】

ガイド光部１５は、可視半導体レーザ２８等で構成されている。可視半導体レーザ２８は、可視可干渉光であるガイド光Ｑ、例えば、赤色レーザ光を出射する。ガイド光Ｑは、不図示のレンズ群で平行光にされ、さらに、２次元走査されることによって、例えば、加工レーザ光Ｒでマーキング（印字）加工すべき印字パターンの像（以下、「オブジェクト」という。）、そのオブジェクトを取り囲んだ矩形の像等を、加工対象物７の加工面８上に軌跡（散乱反射光の時間残像）として描画するものである。つまり、ガイド光Ｑには、マーキング（印字）加工能力がない。

【0017】

ガイド光Ｑの波長は、加工レーザ光Ｒの波長とは異なる。例えば、加工レーザ光Ｒの波長は１０６４ｎｍであり、ガイド光Ｑの波長は、６５０ｎｍである。

【0018】

ダイクロイックミラー１０１では、入射された加工レーザ光Ｒのほぼ全部が透過する。また、ダイクロイックミラー１０１では、加工レーザ光Ｒが透過する略中央位置にて、ガイド光Ｑが４５度の入射角で入射され、４５度の反射角で加工レーザ光Ｒの光路上に反射される。ダイクロイックミラー１０１の反射率は、波長依存性を持っている。具体的には、ダイクロイックミラー１０１は、誘電体層の多層膜構造の表面処理がなされており、ガイド光Ｑの波長に対して高い反射率を有し、それ以外の波長の光をほとんど（９９％）透過するように構成されている。

【0019】

なお、図１の一点鎖線は、加工レーザ光Ｒとガイド光Ｑの光軸１０を示している。また、光軸１０の方向は、加工レーザ光Ｒとガイド光Ｑの経路方向を示している。

【0020】

光学系７０は、第１のレンズ７２、第２のレンズ７４、及び移動機構７６を備えている。光学系７０では、ダイクロイックミラー１０１を経た加工レーザ光Ｒとガイド光Ｑが、第１のレンズ７２に入射し通過する。その際、第１のレンズ７２によって、加工レーザ光Ｒとガイド光Ｑの各光径が縮小される。また、第１のレンズ７２を通過した加工レーザ光Ｒとガイド光Ｑは、第２のレンズ７４に入射し通過する。その際、第２のレンズ７４によって、加工レーザ光Ｒとガイド光Ｑが平行光にされる。移動機構７６は、光学系モータ８０と、光学系モータ８０の回転運動を直線運動に変換するラック・アンド・ピニオン（不図示）等を備えており、光学系モータ８０の回転制御によって、第２のレンズ７４を加工レーザ光Ｒとガイド光Ｑの経路方向に移動させる。

【0021】

なお、移動機構７６は、第２のレンズ７４に代えて第１のレンズ７２を移動させる構成であってもよいし、第１のレンズ７２と第２のレンズ７４との間の距離が変わるように第１のレンズ７２と第２のレンズ７４の双方を移動させる構成であってもよい。

【0022】

ガルバノスキャナ１８は、光学系７０を経た加工レーザ光Ｒとガイド光Ｑとを２次元走査するものである。ガルバノスキャナ１８では、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２とが、それぞれのモータ軸が互いに直交するように取り付けられ、各モータ軸の先端部に取り付けられた走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙが内側で互いに対向している。そして、各モータ３１，３２の回転制御で、各走査ミラー１８Ｘ、１８Ｙを回転させることに
よって、加工レーザ光Ｒとガイド光Ｑとを２次元走査する。この２次元走査方向は、Ｘ方向とＹ方向である。

【0023】

ｆθレンズ１９は、ガルバノスキャナ１８によって２次元走査された加工レーザ光Ｒとガイド光Ｑとを加工対象物７の加工面８上に集光するものである。したがって、加工レーザ光Ｒとガイド光Ｑは、各モータ３１，３２の回転制御によって、加工対象物７の加工面８上でＸ方向とＹ方向に２次元走査される。

【0024】

加工レーザ光Ｒとガイド光Ｑとでは、波長が異なる。そのため、光学系７０における第１のレンズ７２と第２のレンズ７４との間の距離が一定の場合、加工レーザ光Ｒとガイド光Ｑが集光する位置（以下、「焦点位置Ｆ」という。）は、上下方向で異なってしまう。そこで、加工レーザ光Ｒとガイド光Ｑの焦点位置Ｆは、光学系７０における第１のレンズ７２と第２のレンズ７４との間の距離が調整されることによって、加工対象物７の加工面８上に合わせられる。

【0025】

また、加工対象物７の加工面８の位置が上下方向で異なる場合も、同様にして、加工レーザ光Ｒとガイド光Ｑの焦点位置Ｆは、光学系７０における第１のレンズ７２と第２のレンズ７４との間の距離が調整されることによって、加工対象物７の加工面８上に合わせられる。

【0026】

カメラ１０３は、加工対象物７の加工面８に向けられた状態で、ｆθレンズ１９付近に設けられている。これにより、カメラ１０３は、例えば、加工対象物７の加工面８上に照射されるガイド光Ｑを撮像して上記ＰＣ２に含まれる液晶ディスプレイ（図示せず）に表示し、これから行う加工画像と加工対象物７との位置合わせが適切であるかをユーザが確認できるようにするものであって良い。

【0027】

次に、レーザ加工装置１を構成するレーザ加工部３の制御構成について図２に基づいて説明する。

【0028】

レーザ加工部３は、上述のように、コントローラ部３ａとレーザヘッド部３ｃとがケーブル３ｂを介して接続された構成となっている。コントローラ部３ａを構成するコントローラ６は、レーザヘッド部３ｃの全体を制御する。コントローラ６には、レーザヘッド部３ｃを構成するガルバノドライバ３６、レーザドライバ３７、半導体レーザドライバ３８及び光学系ドライバ７８等からなるドライバ回路３３が電気的に接続されている。さらにコントローラ６には、上述のようにＰＳＵ５Ａ，５Ｂも電気的に接続されている。また、コントローラ６及びカメラ１０３には、外部のＰＣ２が双方向通信可能に接続されている。コントローラ６は、ＰＣ２から送信された各情報（例えば、印字情報、レーザ加工部３に対するパラメータ、ユーザからの各種指示情報等）を受信可能に構成されている。カメラ１０３は、ＰＣ２から送信された各情報（例えば、撮像指示情報等）を受信可能に構成され、また、撮像した画像をＰＣ２に送信可能に構成されている。

【0029】

コントローラ６は、ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、ＲＯＭ４３、ガルバノコントローラ３５及びレーザコントローラ３４等を備えている。ＣＰＵ４１は、レーザヘッド部３ｃの全体の制御を行う演算装置及び制御装置である。ＣＰＵ４１、ＲＡＭ４２、及びＲＯＭ４３等は、不図示のバスにより相互に接続されて、相互にデータのやり取りが行われる。

【0030】

ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１により演算された各種の演算結果や印字パターンの（ＸＹ座標）データ等を一時的に記憶させておくためのものである。

【0031】

ＲＯＭ４３は、各種のプログラムを記憶させておくものであり、例えば、図４を用いて
後述する制御処理のプログラム等が記憶されている。なお、各種プログラムには、上述したプログラムに加えて、例えば、各種のディレイ値、ＰＣ２から入力された印字情報等に対応する印字パターンの太さ、深さ及び本数、レーザ発振器２１のレーザ出力、加工レーザ光Ｒのレーザパルス幅、ガルバノスキャナ１８による加工レーザ光Ｒを走査する速度、及びガルバノスキャナ１８によるガイド光Ｑを走査する速度等を示す各種パラメータをＲＡＭ４２に記憶するプログラム等がある。

【0032】

ＣＰＵ４１は、ＲＯＭ４３に記憶されている各種のプログラムに基づいて各種の演算及び制御を行う。

【0033】

ＣＰＵ４１は、加工データ、ガルバノスキャナ１８によるガイド光Ｑを走査する速度、及びガルバノスキャナ１８による加工レーザ光Ｒを走査する速度等を示すガルバノ走査速度情報等を、ガルバノコントローラ３５に出力する。また、ＣＰＵ４１は、加工データに基づいて設定したレーザ発振器２１のレーザ出力、及び加工レーザ光Ｒのレーザパルス幅等を示すレーザ駆動情報を、レーザドライバ３７に出力する。

【0034】

ＣＰＵ４１は、可視半導体レーザ２８の点灯開始を指示するオン信号又は消灯を指示するオフ信号を半導体レーザドライバ３８に出力する。

【0035】

ガルバノコントローラ３５は、ＣＰＵ４１から入力された各情報（例えば、加工データ、ガルバノ走査速度情報等）に基づいて、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２の駆動角度、回転速度等を算出して、駆動角度及び回転速度を示すモータ駆動情報をガルバノドライバ３６に出力する。ガルバノドライバ３６は、ガルバノコントローラ３５から入力されたモータ駆動情報に基づいて、ガルバノＸ軸モータ３１とガルバノＹ軸モータ３２を駆動制御して、加工レーザ光Ｒとガイド光Ｑを２次元走査する。

【0036】

レーザドライバ３７は、コントローラ６から入力されたレーザ発振器２１のレーザ出力、及び加工レーザ光Ｒのレーザパルス幅等を示すレーザ駆動情報等に基づいて、レーザ発振器２１を駆動させる。本実施形態のレーザドライバ３７は、レーザ発振器２１の温度や動作状態（エラー）、レーザ発振器２１に印加される電圧値などを検知するセンサや計測器を備え、それらの検知された情報を、ケーブル３ｂを介してコントローラ６側へ送信可能である。半導体レーザドライバ３８は、コントローラ６から入力されたオン信号又はオフ信号に基づいて、可視半導体レーザ２８を駆動させる。

【0037】

光学系ドライバ７８は、コントローラ６から入力された情報に基づいて、光学系モータ８０を駆動制御して、第２のレンズ７４を移動させる。

【0038】

次に、レーザ発振器２１の放熱ファンである、４台のファンＡ４５Ａ～ファンＤ４５Ｄへの電源供給経路について、図３に基づいて説明する。

【0039】

コントローラ部３ａは、ＡＣスイッチ１１を備えている。ＡＣスイッチ１１は、ＡＣ電源２００からのＡＣ１００～２４０Ｖの商用電圧をコントローラ部３ａに入力するか否かを切り替えるオン／オフスイッチである。

【0040】

ＡＣスイッチ１１の出力側は、システム電源ユニット５Ａ及びレーザ電源ユニット５Ｂの各入力側と接続されている。システム電源ユニット５Ａもレーザ電源ユニット５Ｂも、ＡＣ電源２００から商用電圧が入力されると、その商用電圧を、例えばＤＣ４８Ｖに変換する。そして、システム電源ユニット５Ａは、そのＤＣ４８Ｖをシステム電源線ＰＬ１に供給する。一方、レーザ電源ユニット５Ｂは、そのＤＣ４８Ｖをレーザ電源線ＰＬ２に供給する。

【0041】

システム電源線ＰＬ１及びレーザ電源線ＰＬ２は、上記ケーブル３ｂ内を通って、レーザヘッド部３ｃに到達する。システム電源線ＰＬ１は、レーザヘッド部３ｃ内のＤＣ－ＤＣコンバータ４６と接続されるとともに、電源切替部４０と接続される。また、システム電源線ＰＬ１には、コントローラ部３ａ内のＡＤＣ回路１３Ａ及びコンデンサＣ１１や、レーザヘッド部３ｃ内のコンデンサＣ１２が接続されている。さらに、システム電源線ＰＬ１には、コントローラ部３ａ及びレーザヘッド部３ｃ内の各種電子部品（例えば、図２のコントローラ６やドライバ回路３３など）が接続されている。

【0042】

ＡＤＣ回路１３Ａは、システム電源線ＰＬ１の印加電圧（アナログ値）を検出し、その印加電圧をデジタル値に変換して、コントローラ６に出力する。また、コンデンサＣ１１，Ｃ１２は、システム電源線ＰＬ１における整流用あるいは電源電圧降下防止用のコンデンサである。

【0043】

ＤＣ－ＤＣコンバータ４６は、システム電源線ＰＬ１に印加されているＤＣ４８Ｖを、例えばＤＣ２４Ｖに変換して、レーザドライバ３７に供給する。レーザドライバ３７は、ＤＣ－ＤＣコンバータ４６から供給されたＤＣ２４Ｖに基づいて動作する。

【0044】

一方、レーザ電源線ＰＬ２は、レーザヘッド部３ｃ内の電源切替部４０と接続されるとともに、レーザドライバ３７と接続される。そして、レーザドライバ３７を介してレーザ発振器２１に駆動電圧が供給される。さらに、レーザ電源線ＰＬ２は、レーザヘッド部３ｃ内のファンＣ４５Ｃ及びファンＤ４５Ｄと接続される。また、レーザ電源線ＰＬ２には、コントローラ部３ａ内のＡＤＣ回路１３Ｂ及びコンデンサＣ２１や、レーザヘッド部３ｃ内のコンデンサＣ２２，Ｃ２３が接続されている。さらに、レーザ電源線ＰＬ２には、コントローラ部３ａ及びレーザヘッド部３ｃ内の各種電子部品（図示せず）が接続されている。

【0045】

ＡＤＣ回路１３Ｂは、レーザ電源線ＰＬ２の印加電圧（アナログ値）を検出し、その印加電圧をデジタル値に変換して、コントローラ６に出力する。また、コンデンサＣ２１～Ｃ２３は、レーザ電源線ＰＬ２における整流用あるいは電源電圧降下防止用のコンデンサである。コンデンサＣ２１～Ｃ２３は、コンデンサＣ１１，Ｃ１２と比較して、その総電荷容量が極めて大きいものが採用されている。これは、レーザ電源線ＰＬ２から供給される電力量がシステム電源線ＰＬ１から供給される電力量より極めて大きいからである。

【0046】

電源切替部４０は、レーザドライバ３７と接続されるとともに、レーザヘッド部３ｃ内のファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂと接続される。電源切替部４０は、レーザドライバ３７からの指示に応じて、ファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂに供給する電力をシステム電源線ＰＬ１及びレーザ電源線ＰＬ２のうちのいずれか一方からに切り替える。なお、どのようなタイミングでどのように切り替えるかについては、図４のファン制御処理により後述する。

【0047】

レーザドライバ３７は、図２に基づいて上述した機能に加え、ＡＤＣ回路１３Ａと同様のＡＤＣ回路（図示せず）を備えている。そして、レーザドライバ３７は、そのＡＤＣ回路を介して、レーザ電源線ＰＬ２の印加電圧（アナログ値）を検出し、その印加電圧をデジタル値に変換して、コントローラ６に出力する。さらに、レーザドライバ３７は、各ファンＡ４５Ａ～Ｄ４５Ｄに供給するＰＷＭ信号を生成し、各ファンＡ４５Ａ～Ｄ４５Ｄに供給する機能も備えている。各ファンＡ４５Ａ～Ｄ４５Ｄは、レーザドライバ３７から供給されたＰＷＭ信号のデューティ比に応じて回転数を変動させる。

【0048】

以上のように構成されたレーザ加工装置１が実行する制御処理を、図４に基づいて詳細
に説明する。図４は、コントローラ６、特にＣＰＵ４１が実行するファン制御処理の手順を示している。このファン制御処理は、例えば、ＡＣスイッチ１１がオンされたときに開始される。以降、各処理の手順の説明において、ステップを「Ｓ」と表記する。

【0049】

図４において、まずＣＰＵ４１は、レーザドライバ３７に対して、ファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂへの電力供給をシステム電源線ＰＬ１から行うように指示する（Ｓ１０）。これに応じて、レーザドライバ３７は、電源切替部４０を介して、ファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂへの電力供給をシステム電源線ＰＬ１からに切り替える。図３に基づいて上述したように、ファンＣ４５Ｃ及びファンＤ４５Ｄへの電力供給は、電源切替部４０を介さず、レーザ電源線ＰＬ２から直接なされている。したがって、Ｓ１０の処理が実行されると、ファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂは、システム電源線ＰＬ１からの電力供給に応じて回転を開始し、ファンＣ４５Ｃ及びファンＤ４５Ｄは、レーザ電源線ＰＬ２からの電力供給に応じて回転を開始する。

【0050】

次にＣＰＵ４１は、上記ケーブル３ｂが接続されているか否かを判断する（Ｓ１２）。この判断は、レーザドライバ３７内の上記ＡＤＣ回路の出力値に基づいて行う。つまり、ケーブル３ｂが接続されていないときには、ＡＤＣ回路は、レーザ電源線ＰＬ２の正規の印加電圧、つまりＤＣ４８Ｖを検出できない。一方、ケーブル３ｂが接続されているときには、ＡＤＣ回路は、レーザ電源線ＰＬ２の正規の印加電圧を検出するので、ＡＤＣ回路の出力値は４８Ｖとなる。したがって、所定の閾値を予め設定しておき、ＣＰＵ４１は、ＡＤＣ回路の出力値がその閾値を下回っているときに、ケーブル３ｂが接続されていないと判断し、ＡＤＣ回路の出力値がその閾値以上であるときに、ケーブル３ｂが接続されていると判断すればよい。

【0051】

Ｓ１２の判断において、ケーブル３ｂが接続されている場合（Ｓ１２：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は、システム電源線ＰＬ１の印加電圧値が４２Ｖ未満であるか否かを判断する（Ｓ１４）。この判断は、上記ＡＤＣ回路１３Ａの出力値に基づいて行う。ここで、“４２Ｖ”は、ＡＣ電源２００からの電力供給が停止したことを判断するための閾値として設定したものである。ＡＣ電源２００からの電力供給が停止する要因としては、例えば、停電や電源ケーブル抜け、ＡＣスイッチ１１による電源オフ等が考えられる。なお、Ｓ１４では、ＡＣ電源２００からの電力供給が停止したか否かを、システム電源線ＰＬ１の印加電圧を検出して判断するようにしたが、これに限らず、レーザ電源線ＰＬ２の印加電圧を検出して判断するようにしてもよい。この場合、レーザ電源線ＰＬ２の印加電圧は、ＡＤＣ回路１３Ｂにより検出することは、言うまでもない。

【0052】

Ｓ１４の判断において、システム電源線ＰＬ１の印加電圧値が４２Ｖ以上である場合（Ｓ１４：ＮＯ）、ＣＰＵ４１は、処理をＳ１２に戻す。一方、システム電源線ＰＬ１の印加電圧値が４２Ｖ未満である場合（Ｓ１４：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は、システム電源線ＰＬ１の印加電圧がレーザ電源線ＰＬ２の印加電圧以下であるか否かを判断する（Ｓ１６）。上述のように、レーザ電源線ＰＬ２に接続されているコンデンサＣ２１～Ｃ２３の総容量は、システム電源線ＰＬ１に接続されているコンデンサＣ１１，Ｃ１２の総容量より極めて多いので、コンデンサＣ２１～Ｃ２３が満充電の状態で、ＡＣ電源２００からの電力供給が停止したときには、システム電源線ＰＬ１の印加電圧はレーザ電源線ＰＬ２の印加電圧以下である場合が多い。

【0053】

Ｓ１６の判断において、システム電源線ＰＬ１の印加電圧がレーザ電源線ＰＬ２の印加電圧以下である場合（Ｓ１６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ４１は、レーザドライバ３７に対して、ファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂへの電力供給をレーザ電源線ＰＬ２から行うように指示する（Ｓ１８）。これに応じて、レーザドライバ３７は、電源切替部４０を介して、ファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂへの電力供給をレーザ電源線ＰＬ２からに切り替える。
Ｓ１８の処理が実行される前は、ファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂは、システム電源線ＰＬ１からの電力供給により回転していたが、Ｓ１８の処理が実行された後は、ファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂは、レーザ電源線ＰＬ２からの電力供給により回転する。したがって、４台のファンＡ４５Ａ～ファンＤ４５Ｄはすべて、レーザ電源線ＰＬ２からの電力供給により回転する。

【0054】

Ｓ１８の処理後、ＣＰＵ４１は、処理をＳ１６に戻す。そして、ＣＰＵ４１は、システム電源線ＰＬ１の印加電圧がレーザ電源線ＰＬ２の印加電圧未満になるまで待機する（Ｓ１６：ＮＯ）。この待機中は、４台のファンＡ４５Ａ～ファンＤ４５Ｄがすべて、レーザ電源線ＰＬ２からの電力供給により回転するので、つまり、ファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂも、システム電源線ＰＬ１からの電力供給ではなく、レーザ電源線ＰＬ２からの電力供給により回転するので、ある一定の時間が経過すると、システム電源線ＰＬ１の印加電圧はレーザ電源線ＰＬ２の印加電圧未満になる。

【0055】

Ｓ１６の判断において、システム電源線ＰＬ１の印加電圧がレーザ電源線ＰＬ２の印加電圧未満になった場合（Ｓ１６：ＮＯ）、ＣＰＵ４１は、上記Ｓ１０の処理と同様に、レーザドライバ３７に対して、ファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂへの電力供給をシステム電源線ＰＬ１から行うように指示する（Ｓ２０）。そして、ＣＰＵ４１は、４台のファンＡ４５Ａ～ファンＤ４５Ｄへ供給するＰＷＭ信号のデューティ比を徐々に低下させるようにレーザドライバ３７に指示した（Ｓ２２）後、ファン制御処理を終了する。

【0056】

一方、Ｓ１２の判断において、ケーブル３ｂが接続されていない場合（Ｓ１２：ＮＯ）、ＣＰＵ４１は、Ｓ１８の処理と同様に、レーザドライバ３７に対して、ファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂへの電力供給をレーザ電源線ＰＬ２から行うように指示した（Ｓ３０）後、ファン制御処理を終了する。

【0057】

以上説明したように、本実施形態のレーザ加工装置１は、加工レーザ光Ｒを発振するレーザ発振器２１と、レーザ発振器２１に付随するファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂと、加工指令に基づいて、レーザ発振器２１を制御するコントローラ６と、整流用あるいは電源電圧降下防止用のコンデンサＣ２１～Ｃ２３を有し、レーザ発振器２１に電力を供給するレーザ電源線ＰＬ２と、整流用あるいは電源電圧降下防止用のコンデンサＣ１１，Ｃ１２を有し、コントローラ６に電力を供給するシステム電源線ＰＬ１と、を備えている。

【0058】

そして、コントローラ６は、レーザ電源線ＰＬ２若しくはシステム電源線ＰＬ１の電圧低下を検知する電圧異常検知部と（Ｓ１４）、電圧異常検知部が電圧低下を検知した際のレーザ電源線ＰＬ２の電圧値とシステム電源線ＰＬ１の電圧値とを比較する電圧比較部と（Ｓ１６）、電圧異常検知部が電圧低下を検知しないときには、システム電源線ＰＬ１からファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂに電力を供給する第１制御を実行し（Ｓ１０）、電圧異常検知部が電圧低下を検知し、かつ電圧比較部によりレーザ電源線ＰＬ２の電圧値がシステム電源線ＰＬ１の電圧値以上であるときには、ファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂへの電力の供給をシステム電源線ＰＬ１からレーザ電源線ＰＬ２に切り替える第２制御を実行し（Ｓ１８）、電圧異常検知部が電圧低下を検知し、かつ電圧比較部によりレーザ電源線ＰＬ２の電圧値がシステム電源線ＰＬ１の電圧値未満であるときには、システム電源線ＰＬ１からファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂへの電力量を小さくして供給する第３制御を実行する（Ｓ２０，Ｓ２２）電源切替部４０と、を有することを特徴とする。

【0059】

このように、本実施形態のレーザ加工装置１では、システム電源線ＰＬ１のコンデンサＣ１１，Ｃ１２の総残留電荷量とレーザ電源線ＰＬ２のコンデンサＣ２１～Ｃ２３の総残留電荷量とが異なる場合に、コンデンサＣ２１～Ｃ２３の総残留電荷量が多いレーザ電源線ＰＬ２の印加電圧をコンデンサＣ１１，Ｃ１２の総残留電荷量が少ないシステム電源線
ＰＬ１の印加電圧より速く低下させることで、コンデンサＣ１１，Ｃ１２の総残留電荷量が少ないシステム電源線ＰＬ１の電子部品の破損を防止することが可能となる。ちなみに、ファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂは、「第１の負荷」の一例である。

【0060】

また、レーザ加工装置１は、レーザ発振器２１を有し、加工レーザ光Ｒをワークに照射するレーザヘッド部３ｃと、加工指令に基づいて、レーザヘッド部３ｃを制御するコントローラ部３ａと、レーザヘッド部３ｃとコントローラ部３ａとを繋ぐケーブル３ｂと、を備え、コントローラ６はさらに、ケーブル３ｂの接続不良を検出する接続不良検出部を有し、電源切替部４０は、接続不良検出部によりケーブル３ｂの接続不良が検出された際には、レーザ電源線ＰＬ２の電圧とシステム電源線ＰＬ１の電圧の大小に拘わらず、ファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂへの電力の供給をレーザ電源線ＰＬ２に切り替える第４制御を実行する（Ｓ３０）ことを特徴とする。

【0061】

これにより、レーザ電源線ＰＬ２のコンデンサＣ２１～Ｃ２３の残留電荷を迅速に放電することが可能となる。

【0062】

また、レーザヘッド部３ｃは、レーザ発振器２１を動作させるレーザドライバ３７を有し、レーザドライバ３７は、コントローラ６の一部を担い、電圧異常検知部と、電圧比較部と、電源切替部４０とを有することを特徴とする。

【0063】

これにより、コントローラ６の一部がレーザドライバ３７で担われるので、コントローラ６の処理量を削減することが可能となる。

【0064】

また、ファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂは、レーザ発振器２１の放熱ファンであることを特徴とする。

【0065】

これにより、レーザ加工装置１に必須のファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂを利用して、残留電荷の放電を行うことができるので、放電のみに用いる放電回路が不要となり、装置全体のコストを抑制することが可能となる。

【0066】

また、レーザ加工装置１はさらに、レーザ発振器２１に付随するファンＣ４５Ｃ及びファンＤ４５Ｄを備え、電源切替部４０は、電圧異常検知部が電圧低下を検出しないときには、レーザ電源線ＰＬ２からファンＣ４５Ｃ及びファンＤ４５Ｄに電力を供給する第５制御を実行し、電圧異常検知部が電圧低下を検出し、かつ電圧比較部によりレーザ電源線ＰＬ２の電圧値がシステム電源線ＰＬ１の電圧値未満であるときには、レーザ電源線ＰＬ２からファンＣ４５Ｃ及びファンＤ４５Ｄへの電力量を小さくして供給する第６制御を実行する（Ｓ２２）ことを特徴とする。ちなみに、ファンＣ４５Ｃ及びファンＤ４５Ｄは、「第２の負荷」の一例である。

【0067】

また、ファンＣ４５Ｃ及びファンＤ４５Ｄは、レーザ発振器２１の放熱ファンであることを特徴とする。

【0068】

これにより、レーザ加工装置１に必須のファンＣ４５Ｃ及びファンＤ４５Ｄを利用して、残留電荷の放電を行うことができるので、放電のみに用いる放電回路が不要となり、装置全体のコストを抑制することが可能となる。

【0069】

なお、本発明は上記実施形態に限定されるものでなく、その趣旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。

【0070】

（１）上記実施形態では、第１の負荷として、ファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂを例
に挙げるとともに、第２の負荷として、ファンＣ４５Ｃ及びファンＤ４５Ｄを例に挙げたが、負荷としては、ファンに限らず、例えば、ガルバノＸ軸モータ３１及びガルバノＹ軸モータ３２、可視半導体レーザ２８用のヒータ、ＬＥＤ（表示器として通常備わっている）等であってもよい。

【0071】

（２）上記実施形態では、電源切替部４０がシステム電源線ＰＬ１とレーザ電源線ＰＬ２とを切り替えて、電力を供給するファンとして、４台のファンＡ４５Ａ～ファンＤ４５Ｄのうちの２台のファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂを採用した。つまり、２台のファンＡ４５Ａ及びファンＢ４５Ｂは、電源線を切り替えることができ、残りの２台のファンＣ４５Ｃ及びファンＤ４５Ｄは、電源線を切り替えることができないとしたが、４台のファンＡ４５Ａ～Ｄ４５Ｄをすべて切り替えることができるようにし、その切り替え台数を、０台から４台までのいずれの台数でも自由に選択できるようにしてもよい。

【0072】

（３）上記実施形態では、レーザドライバ３７は、ＤＣ２４Ｖで動作するとしたが、その動作電圧は、ＤＣ２４Ｖより低くてもよい。この場合、ＤＣ－ＤＣコンバータ４６に代えて、その動作電圧を出力するものを用いればよい。

【0073】

（４）上記実施形態では、システム電源ユニット５Ａとレーザ電源ユニット５Ｂは、いずれも同じＤＣ４８Ｖを出力するとしたが、レーザ電源ユニット５Ｂとして、システム電源ユニット５Ａより出力電圧の高いものを用いてもよい。

【0074】

（５）上記実施形態では、ケーブルの接続不良として、ＡＤＣ回路１３Ａの出力値に基づいてケーブル３ｂが接続されていない場合（Ｓ１２：ＮＯ）を判断する例を挙げたが、これに限定されない。例えば、コントローラ部３ａのコントローラ６とレーザヘッド部３ｃのドライバ回路３３との間でデータ通信が可能であるか否かを検出するようにして、データ通信が出来ないことを検出した場合に、ケーブルが破損若しくは適合しない種類のケーブルが装着されたものとして、ケーブルの接続不良と判断するものであってもよい。

【符号の説明】

【0075】

１…レーザ加工装置、３…レーザ加工部、３ａ…コントローラ部、３ｂ…ケーブル、３ｃ…レーザヘッド部、５Ａ…システム電源ユニット、５Ｂ…レーザ電源ユニット、６…コントローラ、１１…ＡＣスイッチ、２１…レーザ発振器、２８…可視半導体レーザ、３７…レーザドライバ、４０…電源切替部、４１…ＣＰＵ、４２…ＲＡＭ、４３…ＲＯＭ、４５Ａ～４５Ｄ…ファンＡ～ファンＤ、Ｃ１１，Ｃ１２，Ｃ２１～Ｃ２３…コンデンサ、１３Ａ，１３Ｂ…ＡＤＣ回路、ＰＬ１…システム電源線、ＰＬ２…レーザ電源線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】