(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスレーザ発振器における送風系内のガスを排気する排気手段と、前記送風系の密閉に関わる全てのバルブを閉じる全バルブ閉鎖手段と、前記送風系内のレーザガス圧を測定するガス圧測定手段と、時間を計測する計時手段とを備えたガスレーザ発振器において、
前記排気手段により所定の圧力まで送風系内のガスを排気し、
前記全バルブ閉鎖手段にて送風系を密閉するのに関わる全バルブを閉じた後、所定時間後のタイミングの到来を前記計時手段により複数回数認識し、
該タイミングの到来を認識する毎に前記ガス圧測定手段にてガス圧を測定し、それに応じて複数回得られる前記測定結果に基づいて、ガス圧の時間に対する変化の状態を検知し、リークの有無を判定する制御手段を備えることを特徴とする、ガスレーザ発振器。
【請求項２】
表示画面を備えた表示手段を更に備え、測定したガス圧を前記表示画面上に表示することを特徴とする請求項１に記載のガスレーザ発振器。
【請求項３】
ガス圧の計測結果を記憶する記憶手段を更に備え、該記憶手段から前記計測結果を読み出して前記表示画面上に表示することを特徴とする請求項２に記載のガスレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばレーザ加工装置に用いられるガスレーザ発振器に関し、更に詳しく言えば、ガスリークのチェック機能を備えたガスレーザ発振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、レーザ加工装置等に用いられるガスレーザ発振器は、レーザガスのレーザ励起を行なう放電管、同放電管内の空間を含む送風系内のガスを排気する排気手段、送風系の開閉に関わるバルブ、これらを含む系を制御する制御装置等を備えている。この制御装置には、ＮＣ制御部を含むレーザ加工装置の制御装置を使用することが出来る。
【０００３】
ところで、このようなガスレーザ発振器においては、バルブやガス継手の不具合などの要因によりレーザガスのリークが発生する可能性がある。ガスレーザ発振器の放電管内部は、パージ後の運転停止期間を除いて通常は真空に近い圧力になっている。そのためガスリークがあると外部の空気が光共振器内に配置された放電管内に混入し、レーザ発振器の動作が不安定になる。
【０００４】
これを防止するために、製造工程あるいはレーザ加工の現場でガスリークのチェックを行う。従来より、このリークチェックは以下のように、運転（レーザ発振）停止時のタイミングを利用して行なわれている。即ち、運転（レーザ発振）停止時には一旦放電管内部のガスを排気するので、同排気によりガス圧がほぼ０になったところで一旦電源を切断し、所定時間経過したところで再度電源投入してレーザガス圧を読取り、リークの有無を判定するという手順が一般に採用されている。
【０００５】
しかし、この方法では作業者が時間を計測する必要があり、作業者が現場に付いていなければならず、また、時間の計測を誤ると放電管内のガスを排気するところからやり直す必要があるという問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明の目的は、上記した従来技術の問題点を解消し、作業者に時間計測等の負担をかけることなくリークチェックが出来るガスレーザ発振器を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ガスレーザ発振器における送風系内のガスを排気する排気手段と、前記送風系の密閉に関わる全てのバルブを閉じる全バルブ閉鎖手段と、前記送風系内のレーザガス圧を測定するガス圧測定手段と、時間を計測する計時手段とを備えたガスレーザ発振器において、前記排気手段により所定の圧力まで送風系内のガスを排気し、前記全バルブ閉鎖手段にて送風系を密閉するのに関わる全バルブを閉じた後、所定時間後のタイミングの到来を前記計時手段により複数回数認識し、該タイミングの到来を認識する毎に前記ガス圧測定手段にてガス圧を測定し、それに応じて複数回得られる前記測定結果に基づいて、ガス圧の時間に対する変化の状態を検知し、リークの有無を判定する制御手段を具備させることで上記課題を解決したものである。
【０００８】
ここで、レーザ発振器は、表示画面を備えた表示手段を更に備え、測定したガス圧を前記表示画面上に表示出来るようになっていることが好ましい。また、ガス圧の計測結果を記憶する記憶手段を更に備え、該記憶手段から前記計測結果を読み出して前記表示画面上に表示出来るようになっていることが更に好ましい。
【０００９】
このように、本発明では、レーザ発振器のリークの有無を自動的にテストされる。即ち、送風系を真空引きし、自動的に送風系を密閉するのに関わる全てのバルブを閉じた後、一定時間毎に放電管内のガス圧を測定する。測定結果は保存され、例えば制御装置に付設されている表示器の表示画面上で参照することが出来る。
【００１０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の１つの実施形態に関わるレーザ発振器の要部構成をブロック図で表わしたものである。同図において、符号１は光共振器を含むレーザ発振器の本体部を構成する放電管を表わしており、図示を省略した駆動回路を介して制御装置１０に接続され、放電のオン／オフ、放電電圧の制御等が制御される。また、光共振器のレーザ出力部には、レーザ出力ビームを光学的に遮断／通過させるシャッタ（図示省略）が設けられ、その開閉は制御装置１０によって行なわれる。
【００１１】
放電管１へのレーザガスの供給は、ボンベ２から供給弁３、ガス圧制御弁４を介して行なわれる。供給弁３、ガス圧制御弁４の制御も制御装置１０で行なわれる（接続線は図示省略）。符号８は放電管１内のガス圧を検出するセンサで、その出力は制御装置１０に送られる。後述するように、リークチェック時には、制御装置１０によってガス圧センサ８の出力がサンプリングされ、記憶、表示、プリント等が行なわれる。記憶は制御装置１０に内蔵されたメモリを利用して行なわれ、表示及びプリントは制御装置１０に付設乃至接続された表示器１１とプリンタ１２を利用して行なわれる。
【００１２】
周知のように、放電管１には、光共振器の内部（光共振空間内）と同外部（光共振空間外）とを通るガス循環路が付設され、レーザガスの過熱を防止している。符号９は、このガス循環路に沿ってガスを流動させるためのターボブロワで、そのオン／オフは、制御装置１０によって制御される。また、ターボブロワ９の吸い込み側及び吐き出し側にそれぞれ熱交換器２１、２２が設けられている。
【００１３】
更に、放電管１には排気路が設けられ、排気弁７を介して真空ポンプ６につながっている。排気弁７の開閉及び真空ポンプ６のオン／オフも制御装置１０によって制御される（接続線は図示省略）。排気弁７を開放し、真空ポンプ６をオン状態とすれば、放電管１内（循環路を含む）のガスは外部へ排気され、いわゆる真空引きが行なわれる。放電管１内（循環路を含む）に急速なレーザガス供給を行い、大気圧とするには、ボンベ２からパージ弁５を通って放電管１に至るバイパスが利用される。パージ弁５の開閉についても制御装置１０によって制御される（接続線は図示省略）。
【００１４】
このように、レーザ発振器の各部を制御する制御装置はレーザ発振器専用のものであっても良いが、レーザ加工機の場合であれば同加工機をＮＣ制御する制御装置を兼用することが出来る。いずれにしても、制御装置はＣＰＵ、メモリ、レーザ発振器の各部と入出力のためのインターフェイスを備え、次に述べるリークチェック関連処理を実行し、それに付随するレーザ発振器各部の制御を行なう機能を有している。
【００１５】
本実施形態では上記システム構成を利用して、レーザ発振器の運転停止に際して、リークチェック関連処理を実行する。この処理は、制御装置１０に対して必要な条件設定（後述する時間Ｔ１〜Ｔ３の設定等）を行なっておけば、オペレータの手を煩わすことなく自動的に遂行される。リークチェック関連処理の概要を図２のフローチャートに示した。また、同処理に含まれるリークチェックのシーケンスの概要を図３のフローチャートに示した。
【００１６】
各ステップの要点は下記の如くである。なお、処理開始時のレーザ発振器の状態は、ガス圧は運転終了時のガス圧（例えば０．１気圧）であり、レーザ出力ビームを光学的に遮断／通過させるシャッタは閉成された状態にある。放電は当然オフ状態にある。
【００１７】
ステップＳ１；ターボブロワ９を停止し、ガス圧制御を停止する。
【００１８】
ステップＳ２；真空ポンプ６に異常がないかチェックする。通常、真空ポンプには異常検出のための温度センサが装備されており、その出力を制御装置１０でモニタすることで真空ポンプ６の異常の有無がチェックされる。このステップＳ２が実行される時点は、運転停止直後であるから、もしも真空ポンプ６に異常があればそれは所定値を越える高温として検出される。
【００１９】
チェックの結果、真空ポンプ６に異常があれば、リークチェクは断念して、ステップＳ１１、ステップＳ１２を経て処理を終了する。なお、この場合は、当然、処理終了後に真空ポンプ６の異常に対する手当（修理、交換等）が必要になるが、本発明と特に関係がないので詳しい説明は省略する。真空ポンプ６に異常がなければ、ステップＳ３へ進む。
【００２０】
ステップＳ３；予め設定された時間Ｔ１秒（例えば７５秒）待機する。
【００２１】
ステップＳ４；リークチェックモードのオン／オフをチェックする。オンであればステップＳ５へ進み、オフであればステップＳ６へ進む。リークチェックモードのオン／オフ切換のために制御装置１０にはモードフラグが設定されている。例えば制御装置１０にリークチェックモードオン／オフスイッチを設け、これをオペレータが付勢（例えば押下）することでモードフラグが立ってリークチェックモードがオン状態となる。
【００２２】
但し、本実施形態では、オペレータが一旦同スイッチを付勢したら、その後スイッチを消勢（例えば引き戻し）してもリークチェックモードのオン状態は維持されるものとする。これにより、スイッチ付勢後に誤ってスイッチを消勢しても、以下ステップのやり直しは不要となる。
【００２３】
ステップＳ５；真空引きの要否をチェックする。真空引きの要／否識別のために制御装置１０にはフラグが設定されている。例えば制御装置１０に真空引きの要否を切り替えるスイッチを設け、これをオペレータが操作することで真空引きの要／否状態が決まる。真空引きが要の状態であればステップＳ７へ進み、真空引きが不要の状態であればステップＳ１１へ進む。
【００２４】
ステップＳ６；リークチェックのシーケンス（ステップＳ１０；図３参照）に関連するパラメータＴ２、Ｔ３の設定済み確認等を行なう。
【００２５】
ステップＳ７；真空引きを開始する。
【００２６】
ステップＳ８；真空引きに要する時間を利用して、リークチェックモードの再確認を行なう。リークチェックモードであればステップＳ１０へ進み、そうでなければステップＳ９へ進む。
【００２７】
ステップＳ９；真空ポンプ６を停止する。真空引きの停止タイミングは、真空引き開始後予め定めた所定時間経過した時点とする。
【００２８】
ステップＳ１０；リークチェックのシーケンスに入る。その概要は、図３のフローチャートに示されている。各ステップＭ１〜Ｍ１２の要点は次の通りである。
【００２９】
ステップＭ１；表示器１１の表示画面（リーク診断画面）上の旧データ（ガス圧サンプリング結果等）の表示をクリアする。また、今回のリークチェック結果のデータ（ガス圧サンプリング結果等）を書き込むメモリ領域をクリアする。これにより、表示器１１の表示画面（リーク診断画面）上に例えば、第１回〜第４回のガス圧測定結果を表示するコラムがブランク状態（データ表示なし）で表示される。
【００３０】
ステップＭ２；放電管１とガス循環路を含む空間の密閉に関与する全バルブ（供給弁３、ガス圧制御弁４、パージ弁５、排気弁７）を閉鎖する（既に、閉鎖されているバルブについてはその確認）。
【００３１】
ステップＭ３；真空ポンプ６の停止確認（未停止であれば、真空ポンプ６の停止）。
【００３２】
ステップＭ４；予め設定された時間Ｔ２秒（例えば３０秒）待機する。
【００３３】
ステップＭ５；第１回目のガス圧サンプリングを行なう。制御装置１０は、インターフェイスを介して受取ったガス圧センサ８の出力をメモリに格納する一方、第１回目のガス圧サンプリング結果を表示器１１の画面上に表示する（対応するコラムに圧力データ表示）。
【００３４】
ステップＭ６；予め設定された時間Ｔ３秒（例えば３００秒）待機する。
【００３５】
ステップＭ７；第２回目のガス圧サンプリングを行なう。制御装置１０は、インターフェイスを介して受取ったガス圧センサ８の出力をメモリに格納する一方、第２回目のガス圧サンプリング結果を表示器１１の画面上に表示する（対応するコラムに圧力データ表示）。
【００３６】
ステップＭ８；予め設定された時間Ｔ３秒（例えば３００秒）待機する。
【００３７】
ステップＭ９；第３回目のガス圧サンプリングを行なう。制御装置１０は、インターフェイスを介して受取ったガス圧センサ８の出力をメモリに格納する一方、第３回目のガス圧サンプリング結果を表示器１１の画面上に表示する（対応するコラムに圧力データ表示）。
【００３８】
ステップＭ１０；予め設定された時間Ｔ３秒（例えば３００秒）待機する。
【００３９】
ステップＭ１１；第４回目のガス圧サンプリングを行なう。制御装置１０は、インターフェイスを介して受取ったガス圧センサ８の出力をメモリに格納する一方、第４回目のガス圧サンプリング結果を表示器１１の画面上に表示する（対応するコラムに圧力データ表示）。このステップで、所定時間の待機とガス圧サンプリングの繰り返しを終了する。なお、待機／ガス圧サンプリングの繰り返し回数は、予め設定した回数とする。本例では、４回が設定されているものとした。
【００４０】
ステップＭ１２；リークチェックのシーケンスの終了処理を行なう。同処理により、リークチェックのシーケンス終了がその時刻とともに制御装置１０のメモリに記憶される。また、表示器１１の表示画面（リーク診断画面）上に、シーケンス終了がその時刻とともに表示される。
【００４１】
ステップＳ１１；パージ弁５を開放してレーザガスを放電管１に供給する。この供給はガス圧センサ８の出力を制御装置１０が短周期でチェックしながら行われ、放電管１内が大気圧になったらパージ弁５を閉鎖し、レーザガス供給を終了する。
【００４２】
ステップＳ１２；リークチェック完了処理を行なう。同処理には、各弁３、４、５、７の閉鎖確認、真空ポンプ６の停止確認、リークチェックのモードフラグの反転（オン→オフ）等のための処理が含まれる。
【００４３】
以上でリークチェック関連処理が完了する。同処理が行なわれている間、オペレータになんら作業負担がかからず、現場を離れることも出来る。リークチェック結果は、処理終了後に表示器１１の表示画面（リーク診断画面）上で確認出来る。また、必要に応じて、メモリから過去のリークチェックデータを読み出して、表示器１１の表示画面（リーク診断画面）に表示することも出来る。更に、それらデータをプリンタ１２にプリントすることも出来る。
【００４４】
なお、リークが実質的にあるか否かの判定は、システム毎に予め設けられた基準に基づいて判断されるのが通常である。一般的に言えば、ガス圧サンプリング結果のデータがサンプリングの回を追う毎に上昇していればリークがあることになり、そうでなければリークが無いことになる。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によれば、レーザ発振器の製造、保守、修理において、共振器のガスリークのチェックが自動化されるため、リークチェックの作業が確実に実行され、ガスリークに起因する発振器の動作不安定が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に関わるレーザ発振器の要部構成を表わすブロック図である。
【図２】本発明の実施形態において実行されるリークチェック関連処理の概要を記したフローチャートである。
【図３】リークチェック関連処理中に含まれるリークチェックシーケンスの概要を記したフローチャートである。
【符号の説明】
１  放電管
２  ボンベ
３  供給弁
４  ガス圧制御弁
５  パージ弁
６  排気弁
７  真空ポンプ
８  ガス圧センサ
９  ターボブロワ
１０  制御装置
１１  表示器
１２  プリンタ
２１、２２  熱交換器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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