(57)【要約】【課題】  異常部位の位置を特定することにより迅速かつ適切な対応を行う。【解決手段】  ブロワ（１０）が、ケーシング（１２）に取付けられた少なくとも二つまたは少なくとも三つの音響センサまたは振動センサ（３１ａ〜３１ｃ）と、音響センサまたは振動センサにより検出された信号を用いて、異常音または異常振動の発生源の位置を特定する位置特定手段（３４）とを具備する。さらに、ブロワ（１０）は、位置特定手段により特定された前記異常音または異常振動の発生源の位置に応じて、アラームを出力するか否かを判定するアラーム出力判定手段（３５）を具備するのが好ましい。また、このようなブロワ（１０）を備えたレーザ発振器（１００）も提供される。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気ポートおよび排気ポートが形成されたケーシングと、
前記ケーシング内において軸受を介して回転する回転軸を備えた駆動モータと、
前記吸気ポートおよび前記排気ポートを臨むように前記ケーシング内において前記回転軸回りに回転可能に支持された翼と、
前記ケーシングに取付けられた少なくとも二つの音響センサまたは振動センサと、
該音響センサまたは振動センサにより検出された信号を用いて、異常音または異常振動の発生源の位置を特定する位置特定手段とを具備するブロワ。
【請求項２】
吸気ポートおよび排気ポートが形成されたケーシングと、
前記ケーシング内において軸受を介して回転する回転軸を備えた駆動モータと、
前記吸気ポートおよび前記排気ポートを臨むように前記ケーシング内において前記回転軸回りに回転可能に支持された翼と、
前記ケーシングに取付けられた少なくとも三つの音響センサまたは振動センサと、
該音響センサまたは振動センサにより検出された信号を用いて、異常音または異常振動の発生源の位置を特定する位置特定手段とを具備するブロワ。
【請求項３】
さらに、前記位置特定手段により特定された前記異常音または異常振動の発生源の位置に基づいて、アラームを出力するか否かを判定するアラーム出力判定手段を具備する請求項１または２に記載のブロワ。
【請求項４】
前記ケーシングに取付けられた前記音響センサまたは振動センサのそれぞれと前記回転軸との間の距離が互いに等しいようにした請求項１から３のいずれか一項に記載のブロワ。
【請求項５】
前記異常音または異常振動の発生源の位置を特定する位置特定手段は、前記音響センサまたは振動センサからの信号の時間差または信号波形の位相差、ならびに前記信号、前記時間差および前記位相差に関する相互相関を通じて、前記発生源の位置を特定する請求項１から４のいずれか一項に記載のブロワ。
【請求項６】
請求項１から５のいずれか一項に記載のブロワを備えたレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ発振器用ブロワに関する。特に、本発明は、化学レーザやガスレーザなどの気体をレーザ媒質としたレーザ発振器において前記レーザ媒質を循環させるために用いるレーザ発振器用ブロワに関する。さらに、本発明はそのようなブロワを備えたレーザ発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年では、レーザ加工、医学治療、照明または通信の分野においてレーザ発振器が使用されている。このようなレーザ発振器は、化学レーザやガスレーザなどの気体をレーザ媒質としたガスレーザ発振器を含む。ガスレーザ発振器においては、レーザ媒質、例えば炭酸ガスを、放電管と熱交換器との間で循環させて、炭酸ガスを適切な温度に維持するようにしている。
【０００３】
図４（ａ）は従来技術におけるレーザ発振器にて使用される遠心式ブロワの軸線方向断面図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）の線Ａ１−Ａ１に沿ってみた断面図である。図４（ａ）において、従来技術によるブロワ５０のケーシング５２には、吸込ポート５２ａおよび二つの排気ポート５２ｂが形成されている。図示されるように、二つの排気ポート５２ｂは中心軸線Ｏに対して垂直でかつ互いに反対方向を向いている。さらに、駆動モータ５６の回転軸５５に取付けられていて中心軸線Ｏ周りに回転可能に支持された翼５４がケーシング５２に備えられている。駆動モータ５６の回転軸５５は、二つの軸受５８ａ、５８ｂにより回転可能に支持されている。
【０００４】
このようなレーザ発振器のブロワ５０は通常は１００００ｒｐｍ以上の高速回転をしている。従って、ブロワ５０を長時間にわたって使用した場合には、軸受５８ａ、５８ｂが摩耗するので、軸受５８ａ、５８ｂおよび関連する回転軸５５が焼き付きによって突然に破損する場合がある。このような場合には、破損した軸受の場所を通じて不純物が共振器内部に流入して共振器内部が汚染されるだけでなく、レーザ発振器も再起動できなくなる。レーザ発振器を復旧させるためには、軸受５８ａ、５８ｂなどの交換した上で、共振器内部の不純物を放出する必要があり、これには多大な時間が必要とされる。
【０００５】
このため、例えば特許文献１に開示されるような従来技術のブロワ５０には、ブロワ５０の振動を検出する単一の振動センサ７１が取付けられている。振動センサ７１からの振動検出信号はアンプ７３を通ってアラーム判定手段７５に供給される。アラーム判定手段７５においては、アンプ７３で増幅された振動検出信号のピーク値が閾値を越えたか否かが判定され、閾値を越えた回数が所定回数を越えるとアラーム装置７６からアラームが出力される。従って、アラーム出力後に軸受などを修理または交換するようにすれば、駆動モータ５６の軸受５８ａ、５８ｂなどが焼き付いて破損するのを事前に防止することができる。
【０００６】
また、特許文献２に開示されるブロワには、駆動モータのモータ電流を検出するモータ電流検出器が備えられている。そして、モータ電流検出器により検出されたモータ電流が急激に大きくなった場合、例えばモータ電流が閾値を越えた場合にはブロワの寿命が近いと判定し、アラームを出力するようにしている。
【特許文献１】特開平５−９０６６１号公報
【特許文献２】特開平１１−８７８２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、破損が懸念される軸受５８ａ、５８ｂ等とは関連の無い部位から振動／騒音を検出する場合、およびブロワ外部からの振動／騒音を検出することもある。前述したように特許文献１のブロワには一つのみの振動センサ７１しか取付けられておらず、このような構成においては異常振動の発生源までは特定できない。従って、ブロワ外部に振動／騒音の発生源が在る場合には、アラーム出力後にブロワを分解したとしても、ブロワ内部の軸受などには問題が無かったという事態も生じうる。
【０００８】
また、特許文献２に開示されるブロワについては、軸受等を交換する直前には電流値があまり増加せず、また、モータ電流の値はレーザ媒質の純度および温度などにより変化する場合がある。そして、電流値の変化のみによっては、異常がどこにあるのかまでは当然に判断できず、前述したのと同様な事態が起こりうる。
【０００９】
つまり、特許文献１および特許文献２の場合において、アラームが出力された場合であっても、操作者は何らかの異常が生じたことしか分からず、ブロワを分解するなどにより異常部位を改めて特定する必要がある。そして、特定された異常部位に応じてとりうる処置も異なるので、単にアラームを出力しただけでは、操作者は異常部位に基づいた迅速かつ適切な対応を行うことはできない。
【００１０】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、異常部位の位置を特定することにより迅速かつ適切な対応を行えるようにしたレーザ発振器用ブロワおよびそのようなブロワを備えたレーザ発振器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】
【００１１】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、吸気ポートおよび排気ポートが形成されたケーシングと、前記ケーシング内において軸受を介して回転する回転軸を備えた駆動モータと、前記吸気ポートおよび前記排気ポートを臨むように前記ケーシング内において前記回転軸回りに回転可能に支持された翼と、前記ケーシングに取付けられた少なくとも二つの音響センサまたは振動センサと、該音響センサまたは振動センサにより検出された信号を用いて、異常音または異常振動の発生源の位置を特定する位置特定手段とを具備するブロワが提供される。
【００１２】
すなわち１番目の発明においては、音響センサまたは振動センサにより検出された信号を用いて、位置特定手段により異常音などの発生源、つまり異常部位の二次元位置を特定することができる。操作者は、この二次元位置を交換または修理すべき箇所と判断して、迅速かつ適切な処置が可能になるので、ブロワの信頼性および保守性を高めることが可能になる。
【００１３】
２番目の発明によれば、吸気ポートおよび排気ポートが形成されたケーシングと、前記ケーシング内において軸受を介して回転する回転軸を備えた駆動モータと、前記吸気ポートおよび前記排気ポートを臨むように前記ケーシング内において前記回転軸回りに回転可能に支持された翼と、前記ケーシングに取付けられた少なくとも三つの音響センサまたは振動センサと、該音響センサまたは振動センサにより検出された信号を用いて、異常音または異常振動の発生源の位置を特定する位置特定手段とを具備するブロワが提供される。
【００１４】
すなわち２番目の発明においては、音響センサまたは振動センサにより検出された信号を用いて、位置特定手段により異常音などの発生源、つまり異常部位の三次元位置を特定することができる。操作者は、この三次元位置を交換または修理すべき箇所と判断して、迅速かつ適切な処置が可能になるので、ブロワの信頼性および保守性を高めることが可能になる。
【００１５】
３番目の発明によれば、１番目または２番目の発明において、さらに、前記位置特定手段により特定された前記異常音または異常振動の発生源の位置に基づいて、アラームを出力するか否かを判定するアラーム出力判定手段を具備する。
すなわち３番目の発明においては、異常音などの発生源がブロワの信頼性に影響する部位、例えばブロワ内部の軸受などである場合にはアラームを出力し、それにより、ブロワが破損するのを事前に防止できる。一方、異常音などの発生源がブロワの信頼性に影響しない部位、例えばブロワ外部の部材である場合にはアラームを出力しないようにし、それにより、ブロワの稼働率が低下しないようにできる。
【００１６】
４番目の発明によれば、１番目から３番目のいずれかの発明において、前記ケーシングに取付けられた前記音響センサまたは振動センサのそれぞれと前記回転軸との間の距離が互いに等しいようにした。
すなわち４番目の発明においては、特に信頼性に影響する部位である回転体に異常がある場合などに異常部位の三次元位置を正確に特定することができる。
【００１７】
５番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明において、前記異常音または異常振動の発生源の位置を特定する位置特定手段は、前記音響センサまたは振動センサからの信号の時間差または信号波形の位相差、ならびに前記信号、前記時間差および前記位相差に関する相互相関を通じて、前記発生源の位置を特定する。
すなわち５番目の発明においては、異常部位の二次元位置または三次元位置を的確に特定することができる。
【００１８】
６番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明におけるブロワを備えたレーザ発振器が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同一の部材には同一の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
まず、図２を参照して、本発明に基づくブロワを備えたレーザ発振器を説明する。図２においては、本発明を適用するレーザ発振器の一例として、誘導放電励起型である比較的高出力のガスレーザ発振器、例えば炭酸ガスレーザ発振器１００が示されている。レーザ発振器１００は、放電管１０２と、放電管１０２の長手方向概ね中央部分から気体であるレーザ媒質を吸い込む吸込管路１０４ａ、放電管１０２の両端部に隣接する部分へレーザ媒質を吐出する戻り管路１０４ｂから成る循環路１０４とを具備している。放電管１０２の先端および後端には出力鏡１０６およびリア鏡１０８がそれぞれ配設され、出力鏡１０６およびリア鏡１０８の間に光共振空間が形成される。リア鏡１０８の更に後側にはレーザパワーセンサ１１０が設けられている。
【００２０】
また、放電管１０２において、リア鏡１０８に隣接する部分には、放電管１０２を挟んで対設された放電極１１２ａ、１１２ｂより成る第１の放電セクション１１２が配設されており、第１の放電セクション１１２は、マッチング回路１１６を介してレーザ電源１１８に接続されている。更に、放電管１０２において、出力鏡１０６に隣接する部分には、該放電管１０２を挟んで対設された放電極１１４ａ、１１４ｂより成る第２の放電セクション１１４が配設されている。なお、図２には特に示されていないが、第２の放電セクション１１４も同様にマッチング回路を介してレーザ電源に接続されている。
【００２１】
循環路１０４の吸込管路１０４ａには、レーザ媒質循環用ブロワ１２０と、ブロワ１２０の吸引側と吐出側とに第１と第２の熱交換器１２２、１２４がそれぞれ配設されている。また、循環路１０４の戻り管路１０４ｂにはガス圧制御装置１２６を介してガス供給管１２８と、ガス排出管１３０とが接続されている。ガス圧制御装置１２６は、レーザガスの排気と供給とを制御し、放電管１０２および循環路１０４内の圧力を適切に維持するようになっている。
【００２２】
上述したレーザ発振器１００の構成要素はケーシング１３２内に収納することができる。また、レーザ発振器１００は、ケーシング１３２の外部に設けられた冷却水システム１３４に接続されており、熱交換器１２２、１２４を通じてレーザ媒質を適宜冷却し、適切な温度に維持するようになっている。
【００２３】
図１（ａ）は本発明に基づくレーザ発振器用ブロワの軸線方向断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の線Ａ−Ａに沿ってみた断面図である。以下、これら図面を参照して、本発明に基づくブロワを説明する。図１（ａ）および図１（ｂ）に示されるブロワ１０は、図２のブロワ１２０としてレーザ発振器１００で用いるブロワまたは送風機であって、吸気ポート１２ａおよび二つの排気ポート１２ｂが形成された略円筒形のケーシング１２を具備している。図１（ｂ）に示されるように、これら排気ポート１２ｂは中心軸線Ｏに対して垂直でかつ互いに反対方向を向いている。
【００２４】
また、ケーシング１２内に配置される駆動モータ１４は、ケーシング１２の中心軸線Ｏに沿って延びる回転軸１４ａと、回転軸１４ａに固定されたロータ１４ｂと、ロータ１４ｂに対面させてケーシング１２の内面に固定されたステータ１４ｃとを含んでいる。図示されるように、回転軸１４ａはケーシング１２内の軸受１６ａ、１６ｂによって回転可能に支持されており、回転軸１４ａの先端には翼１８が設けられている。
【００２５】
さらに、図１（ａ）および図１（ｂ）から分かるように、本発明においては、三つの振動センサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃがケーシング１２の外周部に取付けられている。これら振動センサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃは排気ポート１２ｂの直下においてケーシング１２の周方向に等間隔に取付けられている。従って、振動センサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃのそれぞれと回転軸１４ａとの間の距離は互いに等しい。また、図示されるように振動センサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃは同一高さに取付けられるのが好ましいが、これら振動センサは高さが互いに異なる位置に取付けられてもよい。
【００２６】
図１（ｂ）に示されるように、振動センサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃのそれぞれは対応するアンプ３３ａ、３３ｂ、３３ｃに接続されている。さらに、これらアンプ３３ａ、３３ｂ、３３ｃは、ブロワ１０を含むレーザ発振器１００を制御する制御装置３０に接続されている。図示されるように、制御装置３０は、異常振動の発生源の位置を特定する位置特定手段３４と、アラーム装置３６からアラームを出力するか否かを判定するアラーム出力判定手段３５と、メモリなどからなる記憶手段３７とを含んでいる。厳密には、アンプ３３ａ、３３ｂ、３３ｃは制御装置３０の位置特定手段３４に接続されている。また、記憶手段３７は、ブロワ１０の精密な寸法データに加えて、アラーム出力判定手段３５の判定プログラム（後述する）も格納している。
【００２７】
ブロワ１０の動作時には、翼１８が回転することにより、矢印Ｆiで示すように中心軸線Ｏに沿って吸気ポート１２ａから気体が吸入されると共に、吸入した気体が矢印Ｆoで示すように二つの排気ポート１２ｂから吐出される。ケーシング１２に取付けられた振動センサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃは、ブロワ１０の動作時に生じる振動を常時検出するようになっている。これら振動センサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃにより検出された各振動信号ｓａ、ｓｂ、ｓｃは、対応するアンプ３３ａ、３３ｂ、３３ｃにて増幅された後、増幅された振動信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃとして制御装置３０の位置特定手段３４に供給される。
【００２８】
ブロワ１０の通常の動作時には振動信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃは所定の範囲内に在る。しかしながら、振動信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃが所定の範囲を越える場合、つまり異常振動が検出された場合には、位置特定手段３４において以下の処理が行われる。
【００２９】
すなわち、位置特定手段３４においては、増幅された振動信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃの時間差、これら振動信号Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃの波形の位相差が算出される。さらに、位置特定手段３４においては、これら振動信号、時間差および／または位相差に関して相互相関などによる統計処理が行われる。統計処理の結果は、記憶手段３７におけるブロワ１０の寸法データと関連して所定の計算式を用いて計算され、それにより、異常振動の発生源に関する三次元位置が特定される。特に、図示される実施形態においては、三つの振動センサ３１ａ、３１ｂ、３１ｃがケーシング１２の外周において等間隔でかつ同じ高さに取付けられているので、異常振動の発生源に関する三次元位置は容易に特定される。なお、二つの振動センサをケーシング１２の外周に同一高さに取付ける構成であってもよく、このような場合であっても、異常振動の発生源に関する二次元位置を特定することができる。
【００３０】
異常振動の発生源に関する三次元位置または二次元位置、つまり異常振動の発生源に関する位置情報はアラーム出力判定手段３５に供給される。異常振動の位置情報が供給されると、アラーム出力判定手段３５はアラーム出力指令をアラーム装置３６に供給して、アラーム装置３６からアラームを出力させる。このとき、異常部位の位置情報も図示しないモニタなどから同時に出力するのが好ましい。これにより、交換または修理すべき箇所を操作者に伝えられ、ブロワ１０に対して迅速かつ適切な処置が可能になる。
【００３１】
また、アラーム出力判定手段３５においては、異常振動の発生源に関する位置情報に応じてアラームを出力するか否かを判定するようにしてもよい。図３は、このような場合に使用されるアラーム出力判定手段３５の判定プログラムのフローチャートである。図３に示されるプログラム２００のステップ２０１においては、異常振動があったか否か、つまり異常振動の位置情報がアラーム出力判定手段３５に供給されたか否かが判定される。異常振動が無かった場合にはステップ２０４に進んで、アラームを出力することなしに処理を終了する。
【００３２】
一方、異常振動があった場合には、ステップ２０２に進んで、異常振動の位置情報に基づいて異常振動の発生源がブロワ１０の内部に位置するのか否かが判定される。このことは、記憶手段３７におけるブロワ１０の寸法データと位置情報とを比較すれば容易に判断できる。そして、異常振動の発生源がブロワ１０内部である場合、例えば図１（ａ）に示されるように軸受１６ａから異常振動Ｖ１が発生している場合にはステップ２０３に進んで、アラーム装置３６にアラームを出力させる。
【００３３】
つまり、ブロワ１０内部に配置される軸受１６ａなどはブロワ１０の信頼性に大きく影響を与えるので、軸受１６ａなどが異常部位である場合には、アラームを出力して操作者に注意を促すようにする。これにより、操作者はブロワが破損するのを未然に防止できる。このような場合には軸受などが破損する前にブロワ１０を点検できるので、レーザ発振器１００の発振器内部は未だ汚染されておらず、従って、ブロワ１０を修理する時間は比較的短くて足りる。
【００３４】
一方、異常振動の発生源がブロワ１０内部ではない場合、例えばブロワ１０の外部に位置する外部装置（図示しない）から異常振動Ｖ２（図１（ａ）参照）が発生している場合にはステップ２０４に進んで、アラームを出力することなしに処理を終了する。つまり、ブロワ１０の外部に位置する外部装置から異常振動が発生した場合には、この異常振動はブロワ１０の信頼性に特別な影響を与えるわけではないので、アラームを出力しないようにするのが好ましい。従って、ブロワの稼働率は低下しない。
【００３５】
ただし、外部装置に異常が発生している可能性が高いので、異常振動の発生源がブロワ１０内部でない場合には、ステップ２０３の場合とは異なるアラームを出力するようにしてもよい。これにより、ブロワ１０の外部装置が異常振動していることを操作者に伝えられる。
【００３６】
図面を参照して説明した実施形態においては、振動センサを用いて異常振動の発生源を特定するようにしているが、振動センサの代わりに音響センサを採用し、異常騒音の発生源を特定する構成であってもよく、このような場合も前述したのと同様な効果が得られるのは明らかであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】（ａ）本発明に基づくレーザ発振器用ブロワの軸線方向断面図である。（ｂ）図１（ａ）に示される線Ａ−Ａに沿ってみた断面図である。
【図２】本発明に基づくブロワを備えたレーザ発振器の略図である。
【図３】本発明のブロワに備えられたアラーム出力判定手段の判定プログラムのフローチャートである。
【図４】（ａ）従来技術におけるレーザ発振器用ブロワの軸線方向断面図である。（ｂ）図４（ａ）に示される線Ａ１−Ａ１に沿ってみた断面図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０、１２０    ブロワ
１２    ケーシング
１２ａ    吸気ポート
１２ｂ    排気ポート
１４    駆動モータ
１４ａ    回転軸
１４ｂ    ロータ
１４ｃ    ステータ
１６ａ、１６ｂ    軸受
１８    翼
３０    制御装置
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ    振動センサ
３３ａ、３３ｂ、３３ｃ    アンプ
３４    位置特定手段
３５    アラーム出力判定手段
３６    アラーム装置
３７    記憶手段
１００    レーザ発振器
ｓａ、ｓｂ、ｓｃ    振動信号
Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ    増幅振動信号
Ｖ１    異常振動
Ｖ２    異常振動
【図１】
2007088380.tif 000003
【図２】
2007088380.tif 000004
【図３】
2007088380.tif 000005
【図４】
2007088380.tif 000006