(57)【要約】  【課題】送風手段の潤滑用のオイルの量を精度良く検知することにより、その交換、補充の頻度を下げ、ランニングコストを低減させ安定したレーザ出力を長期間維持可能なレーザ発振装置およびレーザ加工機を提供することを目的とする。  【解決手段】前記送風手段１０の内部のギアの潤滑用のオイル１０ｈの量を検出する検出手段として液面センサ２１を設け、前記制御部１７は、前記送風手段１０を停止させているときに前記液面センサ２１からの検出値により前記オイル１０ｈの量を検出し、前記オイル１０ｈの量が所定量以下となった場合に警報を発生させる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザガスを循環するガス循環経路と、前記ガス循環経路に設けた前記レーザガスを送風する送風手段と、前記送風手段を駆動制御する制御部を備え、前記送風手段の内部のギアの潤滑用のオイルの量を検出する検出手段を設け、前記制御部は、前記送風手段を停止させているときに前記検出手段からの検出値により前記オイルの量を検出するレーザ発振装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記オイルの量が所定量以下となった場合に警報を発生させる請求項１記載のレーザ発振装置。
【請求項３】
前記ガス循環経路にガス排気電磁弁を介してレーザガスを排気する排気手段と、前記ガス循環経路にガス供給電磁弁を介してレーザガスを供給するガス供給手段を備え、前記制御部は、運転開始時に前記ガス排気電磁弁またはガス供給電磁弁を動作させた後から前記送風手段を動作させるまでの間に前記検出手段からの検出値により前記オイルの量を検出する請求項１または２記載のレーザ発振装置。
【請求項４】
前記ガス循環経路にガス排気電磁弁を介してレーザガスを排気する排気手段と、前記ガス循環経路にガス供給電磁弁を介してレーザガスを供給するガス供給手段を備え、前記制御部は、運転停止時に前記送風手段を停止させた後から前記ガス排気電磁弁と前記ガス供給電磁弁を停止するまでの間に前記検出手段からの検出値により前記オイルの量を検出する請求項１から３のいずれかに記載のレーザ発振装置。
【請求項５】
レーザ光を発生する請求項１から３の何れかに記載のレーザ発振装置と、加工物を載せる加工テーブルと、前記レーザ光を集光する集光手段と、前記加工テーブルまたは前記集光手段の少なくとも一方を相対移動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する数値制御手段を備えたレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザガスを循環するガス循環経路内に送風手段を備え、送風手段の内部のオイルの量を検出するレーザ発振装置およびレーザ加工機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のガスレーザ発振装置は、放電などで高温になったレーザガスを熱交換器で冷却するために送風手段で送風する構造になっており、その送風手段のギアの潤滑のためにオイルを用いていた。
【０００３】
この種の送風手段のオイルは、実稼動時間が所定の時間以上になったか判定して、交換を行うことや、交換が行われたことを確認することが行われていた（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−６０５１１号公報（００５２、図８）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、従来のレーザ発振装置では、送風手段に用いるオイルがレーザガス中に侵入するとレーザガスの純度が低下し、レーザ発振に大きな不具合をもたらすことになるので、レーザガスを排気手段によって排出するとともに不足したレーザガスを供給するようにしており、オイルが次第に減少することとなっていた。
【０００６】
このようにオイルが減少すると、ギアを十分に潤滑することができず、発熱、磨耗などによりギアの損傷を招くことになる。
【０００７】
そのような事態を防止するために、オイルを交換し補充することが必要であるが、オイルの減少度合は、実稼働時間である程度推定できるものの、例えばレーザガスの排気量等の稼動条件によって左右されるため、交換のための所定時間を短めに設定しなければならなく、作業が煩雑となる課題があった。
【０００８】
また、これを解決するために実際のオイルの量をフロートスイッチなどにより液面の高さから検出し、所定量以下の場合に補充の警告を発することも考えられるが、レーザ発振装置の稼動時にはギアを潤滑するため、ギアの一部をオイルに接触させたり、あるいは他の手段によりオイルを掻き揚げて、ギアに付着させる必要があり、そのため送風手段の運転により、オイルが大きく揺動され、その液面が上下に変動し、瞬間的に液面が下がった場合において、まだ十分にオイルの量があるにも関わらず、液面の変動により誤動作する場合が存在し、この場合にも、交換のための作業が頻繁になるため煩雑となる課題があった。
【０００９】
本発明は、送風手段の潤滑用のオイルの量を精度良く検知することにより、その交換、補充の頻度を下げ、ランニングコストを低減させ安定したレーザ出力を長期間維持可能なレーザ発振装置およびレーザ加工機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】
【００１０】
上記課題を解決するために本発明は、レーザガスを循環するガス循環経路と、前記ガス循環経路に設けた前記レーザガスを送風する送風手段と、前記送風手段を駆動制御する制御部を備え、前記送風手段の内部のギアの潤滑用のオイルの量を検出する検出手段を設け、前記制御部は、前記送風手段を停止させているときに前記検出手段からの検出値により前記オイルの量を検出するレーザ発振装置である。
【００１１】
この構成により、送風手段内のオイルの液面は、送風手段が停止しているので揺れ動くことがなく、正確に検出することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の前記制御部は、前記オイルの量が所定量以下となった場合に警報を発生させることを上述した発明に加えたレーザ発振装置である。
【００１３】
この構成により、上述した作用に加え、オイル交換や補充のための正確な警報を発生させることができる。
【００１４】
また、本発明は上述した発明において、前記ガス循環経路にガス排気電磁弁を介してレーザガスを排気する排気手段と、前記ガス循環経路にガス供給電磁弁を介してレーザガスを供給するガス供給手段を備え、前記制御部は、運転開始時に前記ガス排気電磁弁またはガス供給電磁弁を動作させた後から前記送風手段を動作させるまでの間に前記検出手段からの検出値により前記オイルの量を検出するレーザ発振装置である。
【００１５】
この構成により、上述した作用に加え、運転開始時のオイルの液面が揺れ動かないときに検出するので、オイル不足のまま運転を行うことを防止でき、装置の損傷を防止できる。
【００１６】
また、本発明は、上述した発明において、前記ガス循環経路にガス排気電磁弁を介してレーザガスを排気する排気手段と、前記ガス循環経路にガス供給電磁弁を介してレーザガスを供給するガス供給手段を備え、前記制御部は、運転停止時に前記送風手段を停止させた後から前記ガス排気電磁弁と前記ガス供給電磁弁を停止するまでの間に前記検出手段からの検出値により前記オイルの量を検出するレーザ発振装置である。
【００１７】
この構成により、上述した作用に加え、運転停止後にオイルを補充、交換すればよいのでメンテナンスのための作業時間をとりやすくできる。
また、本発明は上述した発明のレーザ発振装置と、加工物を載せる加工テーブルと、前記レーザ光を集光する集光手段と、前記加工テーブルまたは前記集光手段の少なくとも一方を相対移動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する数値制御手段を備えたレーザ加工機である。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明は、送風手段のギア潤滑用オイルが減少した場合に、その量を精度良く検出し、潤滑するのに必要な最低限度以下になった場合を適切に判断し、警報を発生させることができるのでその交換、補充の頻度を下げることができ、従来、必要以上に早期に警報を発生してオイルの補充、交換をすることにより発生していたメンテナンス費用を低減させ、安価なランニングコストのレーザ発振装置およびレーザ加工機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施の形態１におけるレーザ発振装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態１における送風手段およびその周辺構造を示す構成図
【図３】本発明の実施の形態１におけるレーザ発振装置のガス循環経路内の圧力の変化を示す図
【図４】本発明の実施の形態２におけるレーザ加工機の構成図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態例について、図を用いて説明する。
【００２１】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１のレーザ発振装置の構成を示す図で、ガラスなどの絶縁体からなる放電管１内には、レーザ媒質として本実施の形態ではＣＯ２ガスを主成分として窒素ガスとヘリウムガスを混合した気体からなるレーザガス２が循環している。放電管１には電極３、４を設けていて、これら電極３、４には電源５を接続して、放電管１内に放電を発生させるように構成している。
【００２２】
この放電で生じた高速の電子が、窒素分子を励起して高エネルギー準位に上げ、この励起された窒素分子が、ＣＯ２分子に衝突してＣＯ２分子にエネルギーを与えて励起させ、エネルギー準位を上げ、その際、窒素分子はエネルギー準位が下がる。
【００２３】
そして反転分布したＣＯ２分子は放電管１の両端にそれぞれ対向するように配置した全反射鏡６と部分反射鏡７による共振器内で増幅されレーザ光を誘導放出し、部分反射鏡７から外部にレーザ光８を出力するように構成している。
【００２４】
なお、ヘリウムガスは冷却効果があり、レーザガス２の温度上昇を抑止するとともに、レーザ発振に関係しない下位レベルのＣＯ２分子を衝突で基底状態に戻す作用を行う。
【００２５】
この放電管１にはレーザガス２を循環させる循環路となるガス循環経路９を接続し、そのガス循環経路９の途中にレーザガス２を送風する送風手段１０を配置して、ガス循環経路９内のレーザガス２を循環させるように構成している。
【００２６】
このガス循環経路９には、放電や送風手段１０を通過後に放電エネルギーおよび圧縮熱により高温となっているレーザガス２の温度を下げるための熱交換器１１を複数配置している。
【００２７】
また、このガス循環経路９には、劣化したレーザガス２をガス循環経路９から排出するガス排気手段１２をガス排気電磁弁１３を介して接続し、新鮮なレーザガス２をガス循環経路９に供給するガス供給源１４をガス供給電磁弁１５を介して接続している。
【００２８】
さらにガス循環経路９には、内部のレーザガス２の圧力を検出する圧力検出手段１６を設けていて、この圧力検出手段１６からの信号を入力してガス排気電磁弁１３とガス供給電磁弁１５の開閉を制御してガス循環経路９内のレーザガス２の圧力を所定の値に制御する制御部１７を設けている。
【００２９】
なお、この制御部１７は、電源５、送風手段１０、ガス排気手段１２にも接続し、これらの駆動を制御するように構成している。
次に送風手段１０の構造およびその動作について図２に沿って説明する。
送風手段１０はガス循環経路９の中に設けられたガス送風用のローター室１０ａと、これに隣接するローターの回転タイミングを決めるギア室１０ｂと、駆動部１０ｄからなり、ローターと駆動部１０ｄは、互いにシャフトにより接続された構造になっている。
【００３０】
ローター室１０ａはガス循環経路９に接続されていて、（図２（ｂ）はローターを横から見た図）互いに９０度ずれて近接した断面が８の字または瓢箪のローターが回転することでレーザガス２を圧縮しながら流すようになっている。
【００３１】
一方、駆動部１０ｄはモータなどの駆動手段が回転することにより、動力をローター室１０ａのローターに伝達するようになっている。
【００３２】
ローター室１０ａには、２個のローターが配置されていて、ギア室１０ｂのギアで２個のローターの回転タイミングを決めている。ギア室１０ｂには、潤滑用のオイル１０ｈが収納され、ベアリングおよびギアの潤滑を行っている。
【００３３】
この潤滑用のオイル１０ｈから発生したオイルミストが、ローターで循環させているレーザガス中に侵入するとレーザガスの純度が低下し、レーザ発振に大きな不具合をもたらすことになる。
【００３４】
よってオイルミストのガス循環経路９への侵入を抑制するため、オイルシールまたはドライシールなどのシール部１０ｃが設けられ、ローター室１０ａとギア室１０ｂとを分離している。
【００３５】
シール部１０ｃとシャフトの間は数μｍから数十μｍの隙間が設けられており、シャフトの回転を阻害しないような構成となっている。
上述のように、シール部１０ｃには数μｍから数十μｍの隙間があるため、真空拡散によりオイルミストが僅かながら隙間を通って、ギア室１０ｂからローター室１０ａへ侵入してしまう。
【００３６】
これを防ぐため、ガス排気手段１２によってローター室１０ａの両サイドのギア室１０ｂよりギア室ガス排気通路１０ｅおよびオイルミストトラップなどのオイルミスト捕獲手段１８を経由してギア室１０ｂより常時一定量のガスを排気し、ローター室１０ａからギア室１０ｂの方が低圧になるように構成している。
【００３７】
そして、ギア室１０ｂの潤滑用のオイル１０ｈの量を検出する検出手段として、このギア室１０ｂの底部に連通管１９を介してオイル検出室２０を接続し、そのオイル検出室２０の内部にオイルの液面の高さを検出する液面センサ２１を配置している。
【００３８】
オイル検出室２０内のオイル１０ｉの液面は、連通管１９を介してギア室１０ｂのオイル１０ｈと同じ高さとなるので、このオイル１０ｉの液面の高さを液面センサ２１で検出することにより、ギア室１０ｂ内のオイル１０ｈの量を検出することができる。
【００３９】
この液面センサ２１にはオイル用のフロートスイッチを用い、リードスイッチ式やリミットスイッチ式のもの、または光学式のものを用いる。
【００４０】
そして、この液面センサ２１の検出信号を制御部１７に入力するようにしている。
【００４１】
この制御部１７では入力された信号と、必要なオイル１０ｈの液面高さに相当する基準値を比較し、入力された信号が基準値を満たさない場合に、制御部１７に接続した警報手段２２を動作させて警報を出すようにしている。
【００４２】
次に、図３は本発明の実施の形態１におけるレーザ発振装置のガス循環経路９内の圧力の変化を示す図である。
【００４３】
まず、レーザ発振装置が動作を停止している状態（運転停止状態）ではガス循環経路９、送風手段１０および放電管１の内部は大気圧近くの圧力約９０ｋＰａとなるようレーザガス２で満たされている。
【００４４】
次に、制御盤の運転開始スイッチ（図示せず）の操作によって運転開始の指示がされ、制御部１７に運転開始信号が入力されると（図３のＴ１のタイミング）、制御部１７は、直ちにガス排気電磁弁１３を開とし、同時にガス排気手段１２を駆動開始して、ガス循環経路９からレーザガス２を排気する。
【００４５】
このとき、圧力検出手段１６からの信号を制御部１７に入力して、ガス循環経路９内のレーザガス２のガス圧力が約１ｋＰａにまるまで排気動作を継続する（図３のＴ２のタイミング）。
【００４６】
ガス循環経路９内のレーザガス２のガス圧力が約１ｋＰａに到達した後、制御部１７は送風手段１０の駆動部１０ｄの駆動を開始し、同時にガス供給電磁弁１５を開とし、ガス供給源１４からレーザガス２をガス循環経路９内へ供給する。
【００４７】
この動作はガス循環経路９内のレーザガス２のガス圧力が圧力Ｐ１に到達するまで行われ（図３中のＴ３のタイミング）、以降、制御部１７は、ガス排気電磁弁１３とガス供給電磁弁１５の開閉を適切に制御することにより、ガス循環経路９内のレーザガス２のガス圧力が一定の圧力Ｐ１になるように維持する。
【００４８】
なお、制御部１７は、ガス循環経路９内のレーザガス２のガス圧力が約１ｋＰａに到達したとき（図３のＴ２のタイミング）からガス圧力が圧力Ｐ１に到達するまで（図３中のＴ３のタイミング）の間に電源５に高電圧の出力を指示して予備放電を行い、ガス圧力が圧力Ｐ１に到達した以降は本放電を継続して、放電管１内のレーザガス２を励起、レーザ発振させてレーザ光８を出力するようにしている。
【００４９】
このときレーザ光８の出力を検出するレーザパワー検出手段（図示せず）からの信号を制御部１７に入力して、制御部１７は所定の出力のレーザ光になるように電源５を制御する。
【００５０】
また、温度上昇したレーザガス２は送風手段１０で熱交換器１１に送られて冷却するようにしている。
【００５１】
次に制御盤の運転停止スイッチ（図示せず）の操作によって運転停止の指示がされ、制御部１７に運転停止信号が入力されると（図３のＴ４のタイミング）、制御部１７は、ガス排気電磁弁１３を閉とし、ガス供給電磁弁１５を開として、運転停止中に装置外部との圧力差による外部からの大気や塵埃の混入を防止するために、大気圧相当の約９０ｋＰａにガス循環経路９、放電管１内のレーザガス２の圧力が上昇する（図３のＴ６のタイミング）までこの動作を行い、それ以降、レーザ発振装置全体を停止する。
【００５２】
なお、制御部１７は、レーザガス２の冷却のために運転停止信号が入力されてから一定時間の間（図３のＴ５のタイミング）、送風手段１０が動作するように制御する。
【００５３】
この本実施の形態１では、前記送風手段１０の内部のギアの潤滑用のオイル１０ｈの量を検出する検出手段として液面センサ２１を設け、前記制御部１７は、前記送風手段１０を停止させているときに前記液面センサ２１からの検出値により前記オイル１０ｈの量を検出し、前記オイル１０ｈの量が所定量以下となった場合に警報を発生させている。
【００５４】
具体的には、前記制御部１７は、運転開始時に前記ガス排気電磁弁１３またはガス供給電磁弁１５を動作させた後から前記送風手段１０を動作させるまでの間に前記検出手段としての液面センサ２１からの検出値により前記オイル１０ｈの量を検出する。
【００５５】
より具体的には、制御部１７は、制御部１７に運転開始信号が入力されてからレーザガス２のガス圧力が約１ｋＰａにまるまで排気動作を継続するまでの送風手段１０が駆動するまでの間（図３のＴ１からＴ２のタイミング）で、液面センサ２１の検出信号と、必要なオイル１０ｈの液面高さに相当する基準値を比較し、入力された信号が基準値を満たさない場合に、制御部１７に接続した警報手段２２を動作させて警報を出すようにしている。
【００５６】
すなわち、送風手段１０内のオイル１０ｈ、すなわちオイル検出室２０内のオイル１０ｉの液面は、送風手段１０が停止しているので揺れ動くことがなく、正確に検出することが可能となるとともに、運転開始時に検出するので、オイル不足のまま運転を行うことを防止でき、装置の損傷を防止できる。
【００５７】
したがって、送風手段１０のオイル１０ｈの量を精度良く検知することにより、その交換、補充の頻度を下げ、ランニングコストを低減させ安定したレーザ出力を長期間維持可能なレーザ発振装置を提供することができる。
【００５８】
（実施の形態２）
本実施の形態２では、前記制御部１７は、運転停止時に前記送風手段１０を停止させた後から前記ガス排気電磁弁１３と前記ガス供給電磁弁１５を停止するまでの間に前記検出手段としての液面センサ２１からの検出値により前記オイル１０ｈの量を検出するもので、具体的には、制御部１７に運転停止信号が入力され、送風手段１０を停止して（図３のＴ５のタイミング）から大気圧相当の約９０ｋＰａにガス循環経路９、放電管１内のレーザガス２の圧力が上昇する（図３のＴ６のタイミング）までの間に、液面センサ２１の検出信号と、必要なオイル１０ｈの液面高さに相当する基準値を比較し、入力された信号が基準値を満たさない場合に、制御部１７に接続した警報手段２２を動作させて警報を出すようにしている。
【００５９】
なお、その他の構成については実施の形態１と同じ構成なので、その説明を省略する。
このようにしたので、送風手段１０内のオイル１０ｈ、すなわちオイル検出室２０内のオイル１０ｉの液面は、送風手段１０が停止しているので揺れ動くことがなく、正確に検出することが可能となるとともに、運転停止後にオイルを補充、交換すればよいのでメンテナンスのための作業時間をとりやすくできる。
【００６０】
したがって、送風手段１０のオイル１０ｈの量を精度良く検知することにより、その交換、補充の頻度を下げ、ランニングコストを低減させ安定したレーザ出力を長期間維持可能なレーザ発振装置を提供することができる。
【００６１】
なお、液面センサ２１の検出信号と、必要なオイル１０ｈの液面高さに相当する基準値を比較し、入力された信号が基準値を満たさない場合に、制御部１７に接続した警報手段２２を動作させて警報を出すタイミングとして、実施の形態１のタイミングと実施の形態２のタイミングの双方を行うことも良い。
【００６２】
（実施の形態３）
図４は、本発明の実施の形態３におけるレーザ加工機の構成図を示している。
【００６３】
図に示したレーザ加工機は、加工ワーク６４を乗せる加工テーブル６３と、加工テーブル６３の移動またはレーザ光を集光する集光手段６７の少なくとも一方を移動する駆動手段６２と、前記駆動手段６２を制御する数値制御手段６１と、上述した実施の形態１または２のレーザ発振装置６５と、レーザ光路６６とにより構成されている。
【００６４】
レーザ発振装置６５より出射されたレーザ光は、折返し鏡などで構成されたレーザ光路６６で伝送され集光手段６７により集光されて、加工ワーク６４に照射され、加工が開始される。それと同時に数値制御手段６１により駆動手段６２に指令が出力され、加工テーブル６３または集光手段６７の少なくとも一方を動作させて加工ワーク６４を加工する。
【００６５】
上記レーザ加工機によれば、レーザ発振装置６５に用いるオイルの交換、補充の頻度を下げ、ランニングコストを低減させ安定したレーザ出力を長期間維持可能で、また、オイル交換のための加工中の停止による加工不良を減少させることができ、加工に必要なランニングコストを低減可能なレーザ加工機を提供することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６６】
本発明のレーザ発振装置およびレーザ加工機は、送風手段のギア潤滑用のオイルが減少した場合に、その量を精度良く検出し、潤滑するのに必要な量以下になった場合を適切に判断し、警報を発生させることができるので、出力の安定および長期信頼性の向上に有用である。
【符号の説明】
【００６７】
２    レーザガス
９    ガス循環経路
１０    送風手段
１０ｂ    ギア室
１０ｈ    オイル
１２    ガス排気手段
１３    ガス排気電磁弁
１４    ガス供給手段
１５    ガス供給電磁弁
１７    制御部
２１    液面センサ
２２    警報手段
６１    数値制御手段
６２    駆動手段
６３    加工テーブル
６５    レーザ発振装置
６７    集光手段
【図１】
2011086851.tif 000003
【図２】
2011086851.tif 000004
【図３】
2011086851.tif 000005
【図４】
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