DE102016010197B4

DE102016010197B4 - Laservorrichtung mit Temperatursteuerfunktion für Wartungsarbeiten

Info

Publication number: DE102016010197B4
Application number: DE102016010197.0A
Authority: DE
Inventors: Atsushi Mori
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-08-24
Filing date: 2016-08-23
Publication date: 2019-11-21
Anticipated expiration: 2036-08-24
Also published as: US20170063017A1; JP6267164B2; CN106486881B; US9899790B2; CN106486881A; DE102016010197A1; JP2017045753A

Abstract

Laservorrichtung (10), die Folgendes umfasst:
ein Gehäuse (4), das eine öffenbare abgedichtete Struktur aufweist und einen Laseroszillator enthält,
ein Mittel zum Vermeiden des Anstiegs von Feuchtigkeit in einem Innenraum des Gehäuses,
ein optisches System (11), das innerhalb des Gehäuses montiert ist,
einen Temperaturregelungsmechanismus (2), der das optische System bei einer vorgegebenen Temperatur hält, und
eine Vorbereitungsschritt-Steuerung (31), die einen Vorbereitungsschritt steuert, der vor der Öffnung des Gehäuses durchgeführt wird,
wobei der Temperaturregelungsmechanismus so ausgestaltet ist, dass das optische System bei einer ersten Temperatur, die eine vorbestimmte Temperatur größer oder gleich 15 °C und kleiner oder gleich 30 °C ist, während des Betriebs der Laservorrichtung gehalten wird und das optische System bei einer zweiten Temperatur gehalten wird, die die erste Temperatur ist oder darüber liegt, und die entweder eine Außenlufttemperatur außerhalb des Gehäuses oder eine Temperatur ist, die erhalten wird, indem ein vorbestimmter zusätzlicher Temperaturwert einer Taupunkttemperatur hinzu addiert wird, wenn der Vorbereitungsschritt gestartet wird,
die Laservorrichtung (10) ferner umfassend eine Energieversorgungseinheit (12), die dem Laseroszillator elektrische Energie zuführt,
wobei das Gehäuse eine Trennwand (42) und ein Ventil (43) aufweist, wobei das Gehäuse einen ersten Raum (4a) und einen zweiten Raum (4b) umfasst, die durch die Trennwand und das Ventil in einem geschlossenen Zustand voneinander getrennt sind, und wobei das optische System in dem ersten Raum und die Energieversorgungseinheit in dem zweiten Raum angeordnet sind;
wobei die Laservorrichtung ferner einen Wärmetauscher (22) umfasst,
wobei der Wärmetauscher dazu ausgebildet ist, um die Energieversorgungseinheit auf der Außenlufttemperatur durch einen Wärmeübergang zwischen dem zweiten Raum und der Außenluft zu halten, und dazu ausgebildet ist, um den zweiten Raum und den Außenraum des Gehäuses voneinander zu trennen, und
wobei in dem Vorbereitungsschritt die Vorbereitungsschritt-Steuerung das Ventil öffnet und den ersten Raum und den zweiten Raum miteinander verbindet.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laservorrichtung.
Beschreibung des zugehörigen Stands der Technik
Einige Bauteile, die in Laservorrichtungen verwendet werden, werden über die Lebensdauer kürzer, wenn sie bei hohen Temperaturen verwendet werden. Im Gegenteil dazu können sich die Charakteristiken des Lasers ändern, wenn die Temperatur zu gering wird. Aus diesem Grund wird im Allgemeinen die Temperatur so gesteuert, dass die Bauteile bei einer vorgegebenen Temperatur im Bereich von 15°C bis 30°C gehalten werden.
Wenn eine Laservorrichtung in einer Umgebung mit hohen Temperaturen und hoher Feuchtigkeit verwendet wird, kommt es manchmal zu Kondensation, aufgrund des Temperaturunterschieds zwischen der Außenluft und den Bauteilen, die bei geringer Temperatur gehalten werden. Wenn es zu Kondensation an einem optischen Teil kommt, verursacht sie insbesondere, dass das Laserlicht absorbiert oder gestreut wird, und die erwünschte Leistung kann nicht mehr realisiert werden. Des Weiteren werden, wenn Staub oder flüchtige Bestandteile oder andere Fremdstoffe an einer Stelle anhaften, an welcher sich Kondensation bildet, nach dem Trocknen die Fremdstoffe an der Oberfläche des optischen Teils haften und daher muss das optische Teil ausgetauscht oder repariert werden. Kondensation erhöht auch das Risiko eines elektrischen Schlags oder des Auftretens eines Kurzschlusses, und ist deshalb bei elektrischen Teilen nicht wünschenswert.
Im Stand der Technik sind verschiedene Techniken zur Verhinderung des Auftretens von Kondensation bei optischen Teilen bekannt. Ein Laseroszillator, der eine Entfeuchtungsvorrichtung umfasst, die trockene Luft ins Innere des Gehäuses leitet, das optische Teile etc. aufnimmt, ist im Stand der Technik bekannt (siehe die japanische Patentveröffentlichung JP H04-356981 A , die japanische Patentveröffentlichung JP 2012-024778A und die japanische Patentveröffentlichung JP 2013-239696A ). Ein Laseroszillator, der dazu ausgestaltet ist, die Temperatur optischer Teile durch Erwärmen des Kühlwassers zum Kühlen optischer Teile nach Bedarf anzupassen, ist im Stand der Technik bekannt (siehe die japanische Patentveröffentlichung JP H01-232779A , die japanische Patentveröffentlichung JP S57-045988A und die japanische Patentveröffentlichung JP H04-335585A ).
Ein Laseroszillator, der dazu ausgestaltet ist, die Zufuhr von Kühlmittel, das ein optisches Teil kühlt, zum Zeitpunkt des Anhaltens des Abstrahlens anzuhalten, so dass die Bildung von Kondensation verhindert wird, ist auch im Stand der Technik bekannt (siehe die japanische Patentveröffentlichung JP 2003-110174A ).
JP H10-290 037 A offenbart einen Laseroszillator, beinhaltend einen Hauptkörper des Laseroszillators auf einer oberen Seite eines Gehäuses. Das Gehäuse umfasst eine Kühlwasserversorgung, eine Steuereinheit und eine Luftversorgungseinheit. Die durch den Hauptkörper erzeugte Hitze wird durch die zugeführte Luft und durch Kühlwasser gekühlt, um eine vorbestimmte Temperatur beizubehalten.
JP H06-119 083 A bezieht sich auf elektrische Bauteile mit hoher Wärmeerzeugung wie CPUs. Die Druckschrift offenbart eine Kühleinheit mit einem Verdampfer, einem Kondensator, einem Verdichter und einer CPU. Neben der CPU ist ein Heizgerät offenbart. Dieses Heizgerät erhöht die Temperatur in der Kammer, in welcher der CPU befindlich ist, und zwar während Wartungsarbeiten. Somit soll Kondensation verhindert werden. Zu diesem Zweck offenbart die Druckschrift weiter einen internen Temperatursensor zum Detektieren der Temperatur innerhalb der Kammer, einen externen Feuchtigkeitssensor und einen externen Temperatursensor.
JP 2003-249 786 A offenbart eine elektronische Vorrichtung, die innerhalb eines Relaiskastens angeordnet ist. Dieser Relaiskasten ist vollständig durch ein Klimagerät klimatisiert. Eine Vielzahl von elektronischen Einheiten ist zwischen einer Vielzahl von Baugruppenträgern untergebracht, welche wiederum an einem Gehäuse innerhalb des Relaiskastens befestigt sind. Zwischen den Baugruppenträgern ist ein Kühllüfter befestigt. Weiter sind zwischen dem Kühllüfter und den elektronischen Einheiten Windrichtungsplatten befestigt, welche geöffnet und geschlossen werden können. Im offenen Zustand kann Wind von dem Kühllüfter zu den elektronischen Einheiten gelangen, während im geschlossenen Zustand kein Luftaustausch stattfindet.
KURZFASSUNG DER ERFINDUNG
Wenn man früher die Tür eines Gehäuses, das optische Teile, etc. aufnimmt, während der Wartungsarbeiten öffnete, war es wahrscheinlich, dass es zu Kondensation kam, und deshalb war es notwendig, eine lange Zeit zu warten, bis die Temperatur innerhalb des Gehäuses ausreichend angestiegen war. Daher ist eine Laservorrichtung, die dazu ausgestaltet ist, zu ermöglichen, dass Wartungsarbeiten schnell je nach Bedarf durchgeführt werden, gefragt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist eine Laservorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch 1 bereitgestellt, die ein Gehäuse, das eine öffenbare abgedichtete Struktur aufweist, ein optisches System, das innerhalb des Gehäuses montiert ist, einen Temperaturregelungsmechanismus, der das optische System bei einer vorgegebenen Temperatur hält, und eine Vorbereitungsschritt-Steuerung einschließt, die einen Vorbereitungsschritt steuert, der vor der Öffnung des Gehäuses durchgeführt wird, wobei der Temperaturregelungsmechanismus so ausgestaltet ist, dass das optische System bei einer ersten Temperatur während des Betriebs der Laservorrichtung gehalten wird und das optische System bei einer zweiten Temperatur gehalten wird, die die erste Temperatur ist oder darüber liegt, und die entweder eine Außenlufttemperatur außerhalb des Gehäuses oder eine Temperatur ist, die erhalten wird, indem ein vorbestimmter zusätzlicher Temperaturwert einer Taupunkttemperatur hinzu addiert wird, wenn der Vorbereitungsschritt gestartet wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform schließt die Laservorrichtung ferner ein erstes temperaturannehmendes Bauteil, das eine Außenlufttemperatur annimmt, und ein temperaturberechnendes Bauteil ein, das die Außenlufttemperatur als Basis für die Berechnung der zweiten Temperatur verwendet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist das temperaturberechnende Bauteil dazu ausgestaltet, die zweite Temperatur so zu berechnen, dass die zweite Temperatur die Außenlufttemperatur oder mehr wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform schließt die Laservorrichtung ferner ein taupunkttemperaturannehmendes Bauteil, das eine Taupunkttemperatur der Außenluft annimmt, und ein temperaturberechnendes Bauteil ein, das die Taupunkttemperatur als Basis für die Berechnung der zweiten Temperatur verwendet.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform schließt die Laservorrichtung ferner ein signalausgebendes Bauteil ein, das ein Signal ausgibt, wenn eine Temperatur des optischen Systems die zweite Temperatur erreicht.
Figurenliste
Diese und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch Bezugnahme auf die detaillierte Beschreibung der veranschaulichenden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung deutlicher, die in den anliegenden Zeichnungen gezeigt sind.

1A ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Konfiguration einer Laservorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform zeigt.
1B ist eine Ansicht, die den Zustand zeigt, wenn in einen Betriebsmodus in der Laservorrichtung von 1A geschaltet wird.
1C ist eine Ansicht, die den Zustand zeigt, wenn Wartungsarbeiten in der Laservorrichtung von 1A durchgeführt werden.
2A ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Konfiguration einer Laservorrichtung zeigt.
2B ist eine Ansicht, die den Zustand zeigt, wenn in einen Betriebsmodus in der Laservorrichtung von 2A geschaltet wird.
2C ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Konfiguration einer Laservorrichtung gemäß einer Modifikation der 2A zeigt.
3 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Konfiguration einer Laservorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform zeigt.
4 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Konfiguration einer Laservorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform zeigt.
5 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Konfiguration einer Laservorrichtung gemäß einer fünften Ausführungsform zeigt.
6 ist eine Ansicht, die ein Beispiel für die Konfiguration einer Laservorrichtung gemäß einer sechsten Ausführungsform zeigt.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Nachstehend werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung in Bezug auf die anliegenden Zeichnungen erklärt. Der Maßstab der Bauteile in den dargestellten Ausführungsformen ist adäquat verändert, um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu verbessern. Ferner verwenden dieselben oder entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen.
1A, 1B und 1C zeigen ein Beispiel für die Konfiguration einer Laservorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform. Die Laservorrichtung 10 verwendet einen Laserstrahl, der aus einem Laseroszillator abgegeben wird, um ein Werkstück zu verarbeiten, beispielsweise zu schweißen, ein Loch hineinzubohren oder es zu trennen. Die Laservorrichtung 10 schließt ein optisches System 11, eine Antriebseinheit 12, einen Temperaturregelungsmechanismus 2 und eine Steuerung 3 ein, die den Temperaturregelungsmechanismus 2 steuert.
Das optische System 11 schließt verschiedene optische Teile ein, die in der Laservorrichtung 10 verwendet werden. Die optischen Teile schließen einen Reflexionsspiegel ein, der einen optischen Resonator bildet.
Die Antriebseinheit 12 liefert elektrischen Strom für die Anregung eines Lasermediums an den Laseroszillator. Das Lasermedium kann Kohlendioxidgas oder ein anderes Gas sein oder kann Glas, Kristallglas, ein Halbleiter oder ein anderer Festkörper sein.
Das optische System 11 und die Antriebseinheit 12 sind in einem Gehäuse 4 aufgenommen, das eine im Allgemeinen abgedichtete Struktur aufweist. Das Gehäuse 4 schließt eine öffenbare Tür 41 ein und ist dazu ausgestaltet, Zugriff auf die Bauteile innerhalb des Gehäuses 4 nach Bedarf zu ermöglichen. Die Laservorrichtung 10 kann ferner zusätzliche optische Teile zum Ablenken oder Reflektieren des abgegebenen Laserstrahls an der Außenseite des Gehäuses 4 einschließen.
Das Gehäuse 4 bildet einen ersten Raum 4a und einen zweiten Raum 4b, die voneinander durch eine Trennwand 42 und ein Ventil 43 getrennt sind (siehe 1A). Das optische System 11 ist in dem ersten Raum 4a aufgenommen, während die Antriebseinheit 12 in dem zweiten Raum 4b aufgenommen ist. Das Ventil 43 ist ein elektromagnetisches Ventil, das von der Steuerung 3 so gesteuert wird, dass es geöffnet und geschlossen wird. Wenn das Ventil 43 geöffnet wird (siehe 1B) sind der erste Raum 4a und der zweite Raum 4b miteinander verbunden.
In einer Ausführungsform kann auch ein Trocknungsmittel verwendet werden, um zu verhindern, dass die Feuchtigkeit im Inneren des Gehäuses 4 ansteigt. Alternativ dazu kann auch ein Lufttrockner oder eine Vorrichtung zur Zufuhr von trockener Luft verwendet werden, wenn die umgebende Atmosphäre besonders heiß und feucht ist (beispielsweise bei einer Lufttemperatur von ungefähr 40°C und einer Taupunkttemperatur von 30°C).
Der Temperaturregelungsmechanismus 2 passt die Temperatur des Innenraums des Gehäuses 4 an. Der Temperaturregelungsmechanismus 2 schließt ein Kühlwasser-Umlaufsystem 21 und einen Wärmetauscher 22 ein.
Das Kühlwasser-Umlaufsystem 21 leitet Kühlwasser zum Kühlen des optischen Systems 11 durch die Leitungen. Das Kühlwasser, das durch den Wärmetausch mit dem optischen System 11 erwärmt wird, wird zum Kühlwasser-Umlaufsystem 21 in Umlauf gebracht und erneut von einer Kühlvorrichtung gekühlt. Die in 1A dargestellten Pfeile 23 zeigen den Fluss des Kühlwassers.
Der Wärmetauscher 22 ist so ausgestaltet, dass die Antriebseinheit 12 auf Außenlufttemperatur durch den Wärmetausch zwischen dem zweiten Raum 4b des Gehäuses 4 und der Außenluft gehalten wird. Die in 1A dargestellten Pfeile 24 zeigen die Richtung der Übertragung der Wärme. In einer Ausführungsform kann der Wärmetauscher 22 ein Wärmetauscher mit Innen-/Außenlufttrennung sein. Der Wärmetauscher 22 verwendet ein dünnes Metallblech zur Trennung des Innenraums und des Außenraums des Gehäuses 4 voneinander. Aufgrund dieser Tatsache wird verhindert, dass die Außenluft in das Innere des Gehäuses 4 gelangt.
Die Steuerung 3 wird dazu verwendet, die Laservorrichtung 10 anzufahren oder anzuhalten, die Laserausgabe zu steuern oder die Temperatur der Bauteile der Laservorrichtung 10 zu steuern. Die Steuerung 3 ist ein Digitalrechner, der mit einer Zentraleinheit, einem Speicher, und einer Schnittstelle versehen ist, die mit externen Vorrichtungen verbunden ist. Die Zentraleinheit führt unterschiedliche Verarbeitungen in Bezug auf den Betrieb der Laservorrichtung 10 durch. Der Speicher schließt einen ROM, einen RAM, einen nicht-flüchtigen Speicher, etc. ein.
Der ROM speichert ein Systemprogramm, das den gesamten Betrieb der Steuerung 3 steuert. Der RAM speichert die Ergebnisse der Verarbeitung der Zentraleinheit, die Eingabewerte, die Erfassungswerte, etc. Der nicht-flüchtige Speicher speichert ein Steuerprogramm der Laservorrichtung 10 und zugehörige Parameter, etc. Die Schnittstelle wird für die Verbindung mit externen Vorrichtungen, wie z.B. einer Eingabevorrichtung und einer Anzeigevorrichtung, verwendet.
Die Steuerung 3 schließt eine Vorbereitungsschritt-Steuerung 31 und ein temperaturregelndes Bauteil 32 ein. Die Vorbereitungsschritt-Steuerung 31 steuert einen Vorbereitungsschritt vor dem Durchführen der Wartungsarbeiten (arbeitsbegleitende Wartung, Inspektion, etc.). Die Vorbereitungsschritt-Steuerung 31 startet den Vorbereitungsschritt gemäß einem Betrieb des Betreibers. Wenn Wartungsarbeiten periodisch durchgeführt werden, kann die Vorbereitungsschritt-Steuerung 31 so programmiert sein, dass ein Vorbereitungsschritt zu einer vorgegebenen Zeit gestartet wird.
Das temperaturregelnde Bauteil 32 steuert das Kühlwasser-Umlaufsystem 21, um die Temperatur des optischen Systems 11 auf einer vorgegebenen Temperatur zu halten.
Als Nächstes wird der Betrieb der Laservorrichtung 10 erklärt. Die Laservorrichtung 10 ist dazu ausgestaltet, zwischen einem normalen Modus zum Aussenden eines Laserstrahls und einem Betriebsmodus für die Durchführung von Wartungsarbeiten zu schalten.
Bei Auswahl des normalen Modus
Wenn der normale Modus ausgewählt ist, sind die Tür 41 des Gehäuses 4 und das Ventil 43 jeweils in ihren geschlossenen Positionen. Das bedeutet, dass der Innenraum des Gehäuses 4 in den ersten Raum 4a und den zweiten Raum 4b aufgeteilt ist (siehe 1A). Das temperaturregelnde Bauteil 32 steuert das Kühlwasser-Umlaufsystem 21, um Kühlwasser durch die Leitungen zu leiten und das optische System 11 auf einer im Wesentlichen konstanten Temperatur zu halten. Beispielsweise wird das optische System 11 auf einer vorgegebenen Temperatur im Bereich von 15°C bis 30°C gehalten, beispielsweise bei ungefähr 20°C. Das optische System 11 wird in einem Bereich von beispielsweise ungefähr ±1°C von einer vorgegebenen Temperatur gehalten. Andererseits wird die Antriebseinheit 12 in ungefähr demselben Bereich wie die Außenlufttemperatur von dem Wärmetauscher 22 gehalten.
Bei Auswahl des Betriebsmodus
Wenn der Betreiber einen mit der Steuerung 3 verbundenen Schalter betätigt, um den Betriebsmodus auszuwählen, führt die Steuerung 3 ansprechend darauf einen Vorbereitungsschritt zur Durchführung von Wartungsarbeiten in Übereinstimmung mit einem vorgegebenen Sequenzprogramm durch. Das Sequenzprogramm wird aus einem nicht-flüchtigen Speicher der Steuerung 3 abgelesen.
Der Betriebsmodus wird ausgewählt, wenn es erforderlich ist, die Tür 41 des Gehäuses 4 zu öffnen, um auf den Innenraum zuzugreifen. Wenn die Tür 41 kurz nach dem Umschalten von dem normalen Modus auf den Betriebsmodus geöffnet wird, gelangt Außenluft mit einer relativ hohen Temperatur und Feuchtigkeit in den Innenraum des Gehäuses 4, und manchmal bildet sich Kondensation. Wenn sich Kondensation an den Oberflächen der Linsen und anderen optischen Teilen bildet, die das optische System 11 bilden, ist es insbesondere wahrscheinlich, dass die erwünschten Funktionen des optischen Systems 11 beeinträchtigt werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird bei Auswahl des Betriebsmodus der Vorbereitungsschritt, der vor dem Öffnen der Tür 41 durchgeführt werden soll, durchgeführt. Wenn die Vorbereitungsschritt-Steuerung 31 ein Signal empfängt, das eine Auswahl des Betriebsmodus anzeigt, steuert die Vorbereitungsschritt-Steuerung 31 das temperaturregelnde Bauteil 32 und das Ventil 43 zur Durchführung des Vorbereitu ngssch ritts.
Bei dem Vorbereitungsschritt hält das temperaturregelnde Bauteil 32 die Zufuhr des Kühlwassers durch das Kühlwasser-Umlaufsystem 21 ansprechend auf ein Signal an, das von der Vorbereitungsschritt-Steuerung 31 ausgesandt wird. Ferner öffnet die Vorbereitungsschritt-Steuerung 31 das Ventil 43 und verbindet den ersten Raum 4a und den zweiten Raum 4b miteinander (siehe 1B). Bei der Öffnung des Ventils 43 verliert der zweite Raum 4b an Feuchtigkeit. Der Wärmetauscher 22 wird weiterhin betrieben, auch nach dem Umschalten auf den Betriebsmodus, so dass das optische System 11 von dem Wärmetauscher 22 erwärmt wird, ohne dass sich Kondensation bildet, bis ungefähr die Außenlufttemperatur erreicht ist.
Gemäß der Laservorrichtung 10 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird der zuvor genannte Vorbereitungsschritt automatisch gestartet, wenn der Betriebsmodus ausgewählt wird. Beim Vorbereitungsschritt verursacht der Wärmetauscher 22, dass die Temperatur des optischen Systems 11 ansteigt, bis eine Temperatur von ungefähr derselben Höhe wie bei der Außenluft erreicht wird. Wenn die Tür 41 geöffnet wird, nachdem eine vorgegebene Zeit nach der Auswahl des Betriebsmodus verstrichen ist (siehe 1C), können daher Wartungsarbeiten durchgeführt werden, ohne dass sich Kondensation in dem optischen System 11 bildet.
Bei der Modifikation der ersten Ausführungsform muss die Laservorrichtung 10 nicht die Trennwand 42 und das Ventil 43 einschließen. In diesem Fall, wie auch in dem normalen Modus, sind der erste Raum 4a und der zweite Raum 4b miteinander verbunden. Der Betrieb, wenn der Betriebsmodus ausgewählt ist, ist ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform.
2A und 2B zeigen ein Beispiel für die Konfiguration der Laservorrichtung 10. Das Gehäuse 4 schließt kein Ventil 43 ein, und der erste Raum 4a und der zweite Raum 4b sind voneinander durch eine Trennwand 42 getrennt. Das Kühlwasser-Umlaufsystem 21 schließt eine Kühlvorrichtung 25, die das in Umlauf gebrachte Wasser kühlt, und eine Pumpe 26 ein, die das Kühlwasser in Umlauf bringt (siehe 2A). Der Rest der Konfiguration der Laservorrichtung 10 ist der Konfiguration der ersten Ausführungsform ähnlich.
Wenn der Betriebsmodus ausgewählt ist, verursacht das temperaturregelnde Bauteil 32, dass die Kühlvorrichtung 25 ansprechend auf ein Signal anhält, das von der Vorbereitungsschritt-Steuerung 31 ausgesandt wird. Andererseits bringt die Pumpe 26 das Kühlwasser weiterhin in Umlauf (siehe 2B). Die Pumpe 26 erzeugt Wärme, wenn sie verursacht, dass das Kühlwasser in Umlauf gebracht wird. Aus diesem Grund steigen die Temperatur des Kühlwassers und wiederum die Temperatur des optischen Systems 11 schrittweise an, nachdem die Kühlvorrichtung 25 angehalten wird, aufgrund der von der Pumpe 26 erzeugten Wärme. Ein Arbeiter öffnet die Tür 41 des Gehäuses 4 und führt die Wartungsarbeiten zu dem Zeitpunkt durch, an welchem die Temperatur des optischen Systems 11 ausreichend hoch ist. Aufgrund dieser Tatsache kann auch eine Kondensation an dem optischen System 11 verhindert werden.
2C zeigt ein Beispiel für die Konfiguration einer Laservorrichtung 10 gemäß einer Modifikation der 2A. In der vorliegenden Modifikation kann die Pumpe 26 so ausgestaltet sein, dass sie mit einem zusätzlichen Wärmetauscher 27 verbunden ist, der sich von dem Wärmetauscher 22 in dem Vorbereitungsschritt unterscheidet. Der Wärmetauscher 27, wie von den Pfeilen 28 gezeigt, ist dazu ausgestaltet, Wärme mit der Außenluft auszutauschen. Daher wird das Kühlwasser, das von der Pumpe 26 in Umlauf gebracht wird, erwärmt, bis es ungefähr die Außenlufttemperatur erreicht.
In weiteren Modifikationen der ersten Ausführungsform und der 2A kann das Kühlwasser-Umlaufsystem 21 auch eine Heizvorrichtung aufnehmen, die in dem Vorbereitungsschritt verwendet wird. Die Heizvorrichtung wird dazu verwendet, das Kühlwasser zu erwärmen, das zur Kühlung des optischen Systems 11 zugeführt wird. Daher wird gemäß der vorliegenden Modifikation verursacht, dass die Temperatur des optischen Systems 11 schnell ansteigt. Es ist möglich, den Vorbereitungsschritt in kurzer Zeit fertigzustellen, und es ist möglich, die Wartungsarbeiten der Laservorrichtung 10 schnell durchzuführen. Alternativ dazu wird verursacht, dass das optische System 11 auf eine Temperatur ansteigt, die höher als die Temperatur der Außenluft ist. Daher ist es möglich, die Bildung von Kondensation auch bei einer Umgebung mit extrem hoher Temperatur und hoher Feuchtigkeit zu verhindern.
In noch einer weiteren Modifikation kann anstelle des Kühlwasser-Umlaufsystems 21 ein weiteres bekanntes Kühlmittel, beispielsweise eine Kühlvorrichtung, die ein Peltier-Element nutzt, verwendet werden. Gemäß der ersten Ausführungsform und der 2A und ihren Modifikationen ist es selbst ohne die Verwendung eines Temperatursensors, der die Außenlufttemperatur misst, möglich, zu verursachen, dass die Temperatur um das optische System 11 die Außenlufttemperatur erreicht, so dass es möglich ist, eine Laservorrichtung 10 mit einer vereinfachten Konfiguration bereitzustellen.
3 zeigt ein Beispiel für die Konfiguration einer Laservorrichtung 10 gemäß einer dritten Ausführungsform. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird in dem Vorbereitungsschritt die Zieltemperatur des optischen Systems 11 gemäß der Außenlufttemperatur berechnet.
Die Steuerung 3 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist ferner mit einem ersten temperaturannehmenden Bauteil 33 und einem zieltemperaturberechnenden Bauteil 34 versehen. Das erste temperaturannehmende Bauteil 33 nimmt eine Außenlufttemperatur von einem nicht dargestellten Temperatursensor an. In einer Ausführungsform kann der Temperatursensor an dem Gehäuse 4 befestigt sein oder kann in der Nähe des Gehäuses 4 vorgesehen sein. Alternativ dazu kann der Temperatursensor auch an dem Kühlwasser-Umlaufsystem 21 befestigt sein.
Das zieltemperaturberechnende Bauteil 34 berechnet die Zieltemperatur des optischen Systems 11 in Übereinstimmung mit der Außenlufttemperatur, die von dem ersten temperaturannehmenden Bauteil 33 angenommen wird. In einer Ausführungsform berechnet das zieltemperaturberechnende Bauteil 34 die Zieltemperatur durch Hinzufügen einer vorgegebenen zusätzlichen Temperatur zur Außenlufttemperatur. Das temperaturregelnde Bauteil 32 steuert das Kühlwasser-Umlaufsystem 21 gemäß der berechneten Zieltemperatur. Es ist zu beachten, dass die zusätzliche Temperatur passend eingestellt ist, so dass keine Stelle gebildet ist, an welcher die Temperatur stellenweise niedrig ist. In einer Ausführungsform kann die zusätzliche Temperatur Null betragen. Wenn die Außenlufttemperatur geringer als die Temperatur des ersten Raums 4a während des Betriebs ist, kann ferner die Temperatur während des Betriebs wie gehabt auf Zieltemperatur gehalten werden.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Temperatur des optischen Systems 11 gemäß der Zieltemperatur entsprechend der Außenlufttemperatur angepasst, so dass es nicht erforderlich ist, das optische System 11 auf eine Temperatur aufzuwärmen, die höher als notwendig ist, und die Wartungsarbeiten können schnell durchgeführt werden.
4 zeigt ein Beispiel für die Konfiguration einer Laservorrichtung 10 gemäß einer vierten Ausführungsform. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird in dem Vorbereitungsschritt die Zieltemperatur des optischen Systems 11 in Übereinstimmung mit der Taupunkttemperatur der Außenluft berechnet.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform schließt die Steuerung 3 anstelle des ersten temperaturannehmenden Bauteils 33, das in Bezug auf 3 erklärt wird, ein taupunkttemperaturannehmendes Bauteil 37 ein. Das taupunkttemperaturannehmende Bauteil 37 berechnet die Taupunkttemperatur der Außenluft in Übereinstimmung mit der Temperatur der Abgabeluft, die von einem Temperatursensor gemessen wird, und der Außenluftfeuchtigkeit, die von einem Feuchtigkeitssensor gemessen wird. Alternativ dazu verwendet das taupunkttemperaturannehmende Bauteil 37 ein Taupunkt-Messgerät, um die Taupunkttemperatur der Außenluft direkt anzunehmen.
Das zieltemperaturberechnende Bauteil 34 berechnet die Zieltemperatur, so dass die Zieltemperatur die Taupunkttemperatur der Außenluft oder eine höhere Temperatur wird. Das zieltemperaturberechnende Bauteil 34 fügt eine vorgegebene zusätzliche Temperatur (beispielsweise ungefähr 5°C) zur Taupunkttemperatur hinzu, die von dem taupunkttemperaturannehmenden Bauteil 37 angenommen wird, um die Zieltemperatur zu berechnen.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Temperatur des optischen Systems 11 so angepasst, dass sie höher wird als die Taupunkttemperatur. Daher ist es möglich, die Bildung von Kondensation zuverlässig zu verhindern, auch wenn es eine Stelle gibt, an welcher es schwierig ist, dass die Temperatur lokal ansteigt. Ferner besteht nicht länger der Bedarf, das optische System 11 auf eine Temperatur zu erwärmen, die höher als notwendig ist, und die Wartungsarbeiten können schnell durchgeführt werden.
5 zeigt ein Beispiel für die Konfiguration einer Laservorrichtung 10 gemäß einer fünften Ausführungsform. Bei der vorliegenden Ausführungsform schließt die Steuerung 3 ein zweites temperaturannehmendes Bauteil 35 und ein signalausgebendes Bauteil 36 ein.
Das zweite temperaturannehmende Bauteil 35 verwendet einen Temperatursensor (nicht dargestellt), der innerhalb des Gehäuses 4 bereitgestellt ist, um die Temperatur des optischen Systems 11 anzunehmen.
Das signalausgebende Bauteil 36 gibt ein Signal aus, das anzeigt, dass der Vorbereitungsschritt fertiggestellt ist, wenn die Temperatur des optischen Systems 11 eine Zieltemperatur erreicht hat. Die Laservorrichtung 10 ist dazu ausgestaltet, den Arbeiter darüber zu informieren, dass Wartungsarbeiten ansprechend auf die Signalausgabe aus dem signalausgebenden Bauteil 36 durchgeführt werden können. Beispielsweise ist die Laservorrichtung 10 dazu ausgestaltet, den Arbeiter durch eine nicht dargestellte Anzeigevorrichtung zu benachrichtigen oder einen Ton ansprechend auf das Signal auszugeben, das von dem signalausgebenden Bauteil 36 ausgegeben wird.
6 zeigt ein Beispiel für die Konfiguration einer Laservorrichtung 10 gemäß einer sechsten Ausführungsform. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform ist die Laservorrichtung 10 mit einer Luftzufuhrvorrichtung 13 versehen, die trockene Luft in das Gehäuse 4 leitet. Die Steuerung 3 schließt ferner ein luftzuführendes Bauteil 38 ein.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform leitet das luftzuführende Bauteil 38, wenn der Betriebsmodus ausgewählt ist, trockene Luft in das Gehäuse 4 durch die Luftzufuhrvorrichtung 13, ansprechend auf ein Signal, das von der Vorbereitungsschritt-Steuerung 31 ausgesandt wird. Aufgrund dieser Tatsache wird die trockene Luft weiterhin zugeführt, auch wenn die Tür 41 des Gehäuses 4 geöffnet wird, so dass keine Außenluft in den ersten Raum 4a strömt. Daher kann verhindert werden, dass sich Kondensation bildet.
Vorstehend wurden verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung erklärt, aber ein Fachmann auf diesem Gebiet würde anerkennen, dass auch andere Ausführungsformen verwendet werden können, um die Aktionen und Wirkungen, die von der vorliegenden Erfindung beabsichtigt sind, zu realisieren. Insbesondere können die Bauteile der Ausführungsformen, die vorstehend erklärt werden, weggelassen oder ausgetauscht werden, ohne vom Umfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, und bekannte Mittel können ferner hinzugefügt werden. Ferner ist die Tatsache, dass die Merkmale der Mehrzahl von Ausführungsformen, die explizit oder implizit in dieser Patentschrift offenbart sind, auch frei kombiniert werden können, so dass die vorliegende Erfindung funktioniert, für einen Fachmann auf diesem Gebiet selbstverständlich.
Gemäß der Laservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung wird als Vorbereitungsschritt vor dem Öffnen des Gehäuses die Temperatur des optischen Systems an eine Temperatur der Temperatur während des Betriebs oder mehr angepasst. Alternativ dazu wird als Vorbereitungsschritt vor dem Öffnen der Tür des Gehäuses trockene Luft in das Innere des Gehäuses geleitet. Aufgrund dieser Tatsache ist es möglich, die Bildung von Kondensation zu verhindern und schnell mit den Wartungsarbeiten zu beginnen.

Claims

Laservorrichtung (10), die Folgendes umfasst: ein Gehäuse (4), das eine öffenbare abgedichtete Struktur aufweist und einen Laseroszillator enthält, ein Mittel zum Vermeiden des Anstiegs von Feuchtigkeit in einem Innenraum des Gehäuses, ein optisches System (11), das innerhalb des Gehäuses montiert ist, einen Temperaturregelungsmechanismus (2), der das optische System bei einer vorgegebenen Temperatur hält, und eine Vorbereitungsschritt-Steuerung (31), die einen Vorbereitungsschritt steuert, der vor der Öffnung des Gehäuses durchgeführt wird, wobei der Temperaturregelungsmechanismus so ausgestaltet ist, dass das optische System bei einer ersten Temperatur, die eine vorbestimmte Temperatur größer oder gleich 15 °C und kleiner oder gleich 30 °C ist, während des Betriebs der Laservorrichtung gehalten wird und das optische System bei einer zweiten Temperatur gehalten wird, die die erste Temperatur ist oder darüber liegt, und die entweder eine Außenlufttemperatur außerhalb des Gehäuses oder eine Temperatur ist, die erhalten wird, indem ein vorbestimmter zusätzlicher Temperaturwert einer Taupunkttemperatur hinzu addiert wird, wenn der Vorbereitungsschritt gestartet wird, die Laservorrichtung (10) ferner umfassend eine Energieversorgungseinheit (12), die dem Laseroszillator elektrische Energie zuführt, wobei das Gehäuse eine Trennwand (42) und ein Ventil (43) aufweist, wobei das Gehäuse einen ersten Raum (4a) und einen zweiten Raum (4b) umfasst, die durch die Trennwand und das Ventil in einem geschlossenen Zustand voneinander getrennt sind, und wobei das optische System in dem ersten Raum und die Energieversorgungseinheit in dem zweiten Raum angeordnet sind; wobei die Laservorrichtung ferner einen Wärmetauscher (22) umfasst, wobei der Wärmetauscher dazu ausgebildet ist, um die Energieversorgungseinheit auf der Außenlufttemperatur durch einen Wärmeübergang zwischen dem zweiten Raum und der Außenluft zu halten, und dazu ausgebildet ist, um den zweiten Raum und den Außenraum des Gehäuses voneinander zu trennen, und wobei in dem Vorbereitungsschritt die Vorbereitungsschritt-Steuerung das Ventil öffnet und den ersten Raum und den zweiten Raum miteinander verbindet.
Laservorrichtung nach Anspruch 1, wobei das optische System in dem Laseroszillator umfasst ist.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, die ferner Folgendes umfasst: ein eine Außentemperatur annehmendes Bauteil (33), das eine Außenlufttemperatur annimmt, und ein temperaturberechnendes Bauteil (34), das die Außenlufttemperatur als Basis für die Berechnung der zweiten Temperatur verwendet.
Laservorrichtung nach Anspruch 3, wobei das temperaturberechnende Bauteil dazu ausgestaltet ist, die zweite Temperatur so zu berechnen, dass die zweite Temperatur die Außenlufttemperatur oder mehr wird.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, die ferner Folgendes umfasst: ein taupunkttemperaturannehmendes Bauteil (37), das eine Taupunkttemperatur der Außenluft annimmt, und ein temperaturberechnendes Bauteil (34), das die Taupunkttemperatur als Basis für die Berechnung der zweiten Temperatur verwendet.
Laservorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, die ferner ein signalausgebendes Bauteil (36) umfasst, das ein Signal ausgibt, wenn eine Temperatur des optischen Systems die zweite Temperatur erreicht.