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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laservorrichtung, die mit der Funktion des Vorhersagens des Auftretens von Kondensation in einem Laseroszillator ausgestattet ist.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Wenn Kondensation in einem Laseroszillator auftritt, so werden Abschnitte, die elektrisch voneinander isoliert sein sollten, plötzlich elektrisch miteinander verbunden, oder die optischen Teile verlieren an Leistung, wodurch die Funktion des Laseroszillators beeinträchtigt wird. Um eine solche Kondensation zu verhindern, beschreibt zum Beispiel
JP H06-260708 A den Vorgang des Einleitens von trockenem Gas in den Behälter, der den Korpus des Laseroszillators beherbergt, um den Taupunkt im Inneren des Behälter auf einen Wert zu senken, der unter der Temperatur des Kühlwassers liegt.
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Des Weiteren beschreibt
JP H09-083044 A eine Kühlvorrichtung eines Laseroszillators, der mit einem ersten Zuführungsrohr und einem ersten Austragsrohr bzw. mit einem zweiten Zuführungsrohr und einem zweiten Austragsrohr, über die ein Laserleistungsteil angeschlossen ist, ausgestattet ist, und der einen Strömungsratenjustiermechanismus aufweist, der das Kühlwasser, das von dem zweiten Zuführungsrohr zu dem Laserleistungsteil fließt, so justiert, dass die Temperatur eines wärmeerzeugenden Elements usw. in diesem Laserleistungsteil usw. innerhalb eines bestimmten Temperaturbereichs gehalten wird.
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Andererseits besteht Bedarf an einer Technik, die das Vorhersagen des Auftretens von Kondensation ermöglicht. Zum Beispiel behandelt
JP H07-029453 U keine Laservorrichtung, sondern offenbart eine Vorrichtung, die eine automatische Detektion zum Vorhersagen von Kondensation auf einer Objektoberfläche zum Zeitpunkt einer Verbondungsarbeit oder beim Diagnostizieren einer Kondensationsumgebung im Inneren eines Gebäudes ermöglicht, und die kontinuierlich die Entwicklungstrends bei den Schwankungen aufzeichnen kann.
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Beim Anwenden einer Vorrichtung wie der, die in
JP H07-029453 U beschrieben ist, auf eine Laservorrichtung versteht es sich, dass, wenn das Auftreten von Kondensation vorhergesagt werden würde, es möglich wäre, den Betrieb des Laseroszillators durch Ausgeben eines Warnhinweises einzuschränken. Jedoch wird in einer Laservorrichtung zum zweckmäßigen Justieren der Temperatur und der Luftfeuchte der Umgebung des Laseroszillators mitunter die Temperatur-/Luftfeuchte-Justiervorrichtung (Klimaanlage usw.) für das Gehäuse des Laseroszillators verwendet. Wenn aber eine solche Justiervorrichtung verwendet wird, so kommt es in einem Bereitschaftszustand, während die Justiervorrichtung weiter arbeitet, mitunter zu keiner Kondensation mehr, da Temperatur und Luftfeuchte der Umgebung des Laseroszillators sich im Lauf der Zeit ändern. Ist es ineffizient, den Betrieb des Laseroszillators bis zum Eintreten eines solchen Ereignisses einzuschränken.
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Des Weiteren ändert sich bei Verwendung von Kühlwasser mitunter die Temperatur des Kühlwassers aus dem einen oder anderen Grund. Wie in
JP H07-029453 U beschrieben, ist es – aufgrund des Absinkens der Temperatur des Kühlwassers – schwierig, mit bloßem Messen der Oberflächentemperatur des Objekts zum Zeitpunkt der Messung der Temperatur das Auftreten von Kondensation nach dem Zeitpunkt der Messung der Temperatur vorherzusagen.
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KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
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Darum besteht die Aufgabe der vorliegenden Erfindung in der Bereitstellung einer Laservorrichtung, die mit der Funktion des Vorhersagens des Auftretens von Kondensation und des Verhinderns des Auftretens von Kondensation ausgestattet ist.
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Um die oben genannte Aufgabe zu erfüllen, stellt die vorliegende Erfindung eine Laservorrichtung bereit, die Folgendes umfasst: einen Laserresonator, der Laserlicht generiert, eine Kühlwasserzuführungsvorrichtung, das Kühlwasser zu dem Laserresonator leitet, um den Laserresonator zu kühlen, einen Wassertemperaturmesser, der eine Temperatur des dem Laserresonator zugeführten Kühlwassers misst, eine Temperatur-/Luftfeuchte-Justiervorrichtung, die eine Temperatur und/oder eine Luftfeuchte eines Raumes justiert, in dem sich ein Laserresonator befindet, ein Thermometer, das die Temperatur von Luft misst, die durch die Temperatur-/Luftfeuchte-Justiervorrichtung justiert wird, ein Hygrometer, das eine Feuchte von Luft misst, die durch die Temperatur-/Luftfeuchte-Justiervorrichtung justiert wird, einen Steuerteil, der eine Referenztemperatur oder Referenzluftfeuchte berechnet und auf der Basis der durch das Thermometer gemessenen Temperatur und der durch das Hygrometer gemessenen Luftfeuchte beurteilt, ob die Kühlwasserzuführungsvorrichtung Kühlwasser zuführen kann, und einen Vergleichsteil, der die Referenztemperatur und die Kühlwassertemperatur vergleicht oder die Referenzluftfeuchte und die durch das Hygrometer gemessene Luftfeuchte vergleicht, wobei die Kühlwasserzuführungsvorrichtung dafür konfiguriert ist, das Zuleiten von Kühlwasser zu stoppen, nachdem ein Befehl zur Inbetriebsetzung des Laserresonators ausgegeben wurde und die Kühlwassertemperatur niedriger ist als die Referenztemperatur, oder wenn die durch das Hygrometer gemessene Luftfeuchte höher ist als die Referenzluftfeuchte, und das Zuführen von Kühlwasser zu beginnen oder fortzusetzen, wenn die Kühlwassertemperatur die Referenztemperatur oder höher ist, oder wenn die durch das Hygrometer gemessene Luftfeuchte die Referenzluftfeuchte oder niedriger ist.
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Als ein konkretes Beispiel ist die Referenztemperatur ein Taupunkt eines Raumes, in dem der Laserresonator untergebracht ist, oder der Taupunkt zuzüglich einer zuvor festgelegten Toleranz, und die Referenzluftfeuchte ist eine Kondensationsluftfeuchte eines Raumes, in dem der Laserresonator untergebracht ist, oder die Kondensationsluftfeuchte abzüglich einer zuvor festgelegten Toleranz.
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Des Weiteren stellt die vorliegende Erfindung eine Laservorrichtung bereit, die Folgendes umfasst: einen Laserresonator, der Laserlicht generiert, eine Kühlwasserzuführungsvorrichtung, das Kühlwasser zu dem Laserresonator leitet, um den Laserresonator zu kühlen, einen Wassertemperaturmesser, der eine Temperatur des dem Laserresonator zugeführten Kühlwassers misst, eine Temperatur-/Luftfeuchte-Justiervorrichtung, die eine Temperatur und/oder eine Luftfeuchte eines Raumes justiert, in dem sich ein Laserresonator befindet, ein Thermometer, das die Temperatur von Luft misst, die durch die Temperatur-/Luftfeuchte-Justiervorrichtung justiert wird, ein Hygrometer, das eine Feuchte von Luft misst, die durch die Temperatur-/Luftfeuchte-Justiervorrichtung justiert wird, einen Steuerteil, der eine Steuerzieltemperatur von Kühlwasser bestimmt, das dem Laserresonator zugeführt wird, und auf der Basis der durch das Thermometer gemessenen Temperatur und der durch das Hygrometer gemessenen Luftfeuchte eine Referenztemperatur berechnet, um zu beurteilen, ob die Kühlwasserzuführungsvorrichtung Kühlwasser zuführen kann, eine Wassertemperatur-Justiervorrichtung, die eine Temperatur des dem Laserresonator zugeführten Kühlwassers auf der Basis der Steuerzieltemperatur justiert, und einen Vergleichsteil, der die Referenztemperatur und die Steuerzieltemperatur vergleicht, wobei die Kühlwasserzuführungsvorrichtung dafür konfiguriert ist, das Zuleiten von Kühlwasser zu stoppen, nachdem ein Befehl zur Inbetriebsetzung des Laserresonators ausgegeben wurde und die Steuerzieltemperatur niedriger ist als die Referenztemperatur, und das Zuführen von Kühlwasser zu beginnen oder fortzusetzen, wenn die Steuerzieltemperatur die Referenztemperatur oder höher ist.
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Als ein konkretes Beispiel wird die Steuerzieltemperatur so berechnet und eingestellt, dass sie auf der Referenztemperatur oder darüber gehalten wird und als solches gemäß dem Sinken der Referenztemperatur allmählich sinkt.
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Als ein konkretes Beispiel ist die Referenztemperatur der Taupunkt eines Raumes, in dem der Laserresonator untergebracht ist, oder der Taupunkt zuzüglich einer zuvor festgelegten Toleranz.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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Die oben erwähnten sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden durch die folgende Erläuterung der bevorzugten Ausführungsformen unter Bezug auf die beiliegenden Zeichnungen besser verständlich.
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1 ist eine Ansicht, die die schematische Struktur einer Laservorrichtung gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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2 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Verarbeitung zum Inbetriebnehmen eines Oszillators in der Laservorrichtung von 1 zeigt;
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3 ist ein Kurvendiagramm, das ein Beispiel einer Änderung der Kühlwassertemperatur im zeitlichen Verlauf zeigt, wenn die Verarbeitung von 2 ausgeführt wird;
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4 ist eine Ansicht, die die schematische Struktur einer Laservorrichtung gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
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5 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Verarbeitung zum Inbetriebnehmen eines Oszillators in der Laservorrichtung von 4 zeigt;
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6 ist ein Kurvendiagramm, das ein Beispiel einer Änderung der Kühlwassertemperatur im zeitlichen Verlauf zeigt, wenn die Verarbeitung von 5 ausgeführt wird; und
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7 ist ein Kurvendiagramm, das ein anderes Beispiel einer Änderung der Kühlwassertemperatur im zeitlichen Verlauf zeigt, wenn die Verarbeitung von 5 ausgeführt wird.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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1 ist eine Ansicht, die schematisch die Konfiguration einer Laservorrichtung 10 gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Laservorrichtung 10 hat: einen Laserresonator 12, der Laserlicht generiert, eine Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14, das Kühlwasser zu dem Laserresonator 12 leitet, einen Wassertemperaturmesser 16, der eine Temperatur des dem Laserresonator 12 zugeführten Kühlwassers misst, eine Temperatur-/Luftfeuchte-Justiervorrichtung 20, die eine Temperatur und/oder eine Luftfeuchte eines Raumes justiert, in dem der Laserresonator 12 angeordnet ist (in dem veranschaulichten Beispiel der Innenraum des Gehäuses 18), ein Thermometer 22, das die Temperatur von Luft in dem Raum (Gehäuse 18) misst, in dem der Laserresonator 12 angeordnet ist, und ein Hygrometer 24, das eine Feuchte von Luft in dem Raum (Gehäuse 18) misst, in dem der Laserresonator 12 angeordnet ist.
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In dem veranschaulichten Beispiel ist der Laseroszillator 28, der den Laserresonator 12 und die Laserstromquelle 26, die den Laserresonator 12 mit Strom versorgt, enthält, in einem Gehäuse 18 angeordnet. Des Weiteren ist der Wassertemperaturmesser 16 dafür konfiguriert, die Temperatur des Kühlwassers zu messen, das durch das Innere des Kühlwasserpfades 30 fließt, der den Laserresonator 12 und die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 strömungsverbindet. Des Weiteren kann als die Temperatur-/Luftfeuchte-Justiervorrichtung 20 zum Beispiel eine Klimaanlage zum Justieren der Temperatur und der Luftfeuchte der Luft im Inneren des Gehäuses 18 oder eine Trockenluftzufuhrvorrichtung zum Zuführen von trockener Luft ins Innere des Gehäuses 18 usw. verwendet werden.
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Die Laservorrichtung 10 weist eine Steuereinheit 32 auf, die den Betrieb des Laseroszillators 28 und der Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 steuert. Die Steuereinheit 32 ist mit einem Steuerteil 34 versehen, der eine Referenztemperatur berechnet (wie später noch erläutert wird), um auf der Basis der durch das Thermometer 22 gemessenen Temperatur und der durch das Hygrometer 24 gemessenen Luftfeuchte zu beurteilen, ob die Kühlwasserzuführungsvorrichtung Kühlwasser zuführen kann, und mit einem Vergleichsteil 36, der die Referenztemperatur und die Kühlwassertemperatur vergleicht. Die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 ist dafür konfiguriert, das Zuleiten von Kühlwasser zu stoppen, wenn die Kühlwassertemperatur niedriger ist als die Referenztemperatur, nachdem von der Steuereinheit 32 ein Befehl zur Inbetriebsetzung des Laseroszillators 28 ausgegeben wurde, und Kühlwasser zuzuführen (das Zuführen von Kühlwasser zu beginnen oder fortzusetzen), wenn die Kühlwassertemperatur die Referenztemperatur oder höher ist, nachdem von der Steuereinheit 32 ein Befehl zur Inbetriebsetzung des Laseroszillators 28 ausgegeben wurde.
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Die Steuereinheit 34 kann die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 betreiben und befehlen, ob Kühlwasser zu mindestens einem der Laserstromquelle 26 und des Laserresonators 12 zuzuführen ist. Wenn zum Beispiel die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 ein Magnetventil aufweist, das in dem Kühlwasserpfad 30 angeordnet ist, so ist es möglich, die Steuereinheit 34 einen Befehl an das Magnetventil senden zu lassen, um dieses Magnetventil zu betätigen und dadurch das Kühlwasser zu dem Laseroszillator 28 zu leiten oder zu unterbrechen. Wenn die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 einen Kühler aufweist, der mit einer Pumpe versehen ist, so ist es alternativ möglich, die Steuerteil 34 einen Befehl an den Kühler senden zu lassen, um die Pumpe zu starten oder anzuhalten und dadurch Kühlwasser zu dem Laseroszillator 28 zu leiten oder zu unterbrechen. Es ist zu beachten, dass, wenn die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 einen Kühler aufweist, Kühlwasser zur Verwendung zirkuliert werden kann.
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2 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel einer Verarbeitung zur Inbetriebsetzung des Oszillators in der Laservorrichtung 10 von 1 zeigt, während 3 ein Kurvendiagramm ist, das ein Beispiel der Änderung der Kühlwassertemperatur im zeitlichen Verlauf zeigt (durchgezogene Linie 40), wenn die Verarbeitung ausgeführt wird. Zuerst wird ein Befehl zur Inbetriebsetzung des Laseroszillators 28 (Laserresonator 12) (Inbetriebsetzungsbefehl usw.) ausgegeben, dann wird die Temperatur-/Luftfeuchte-Justiervorrichtung 20 in Betrieb gesetzt (Schritt S101). Als Nächstes vergleicht der Vergleichsteil 36 bei Schritt S102 die Temperatur des durch den Wassertemperaturmesser 16 gemessenen Kühlwassers und einer Referenztemperatur, um zu beurteilen, ob die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 Kühlwasser zuführen kann.
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Die Referenztemperatur ist zum Beispiel ein Wert, der auf der Basis des Taupunktes in dem Gehäuse (dem Raum, in dem der Laserresonator 12 angeordnet ist) zum Zeitpunkt der Messung der Temperatur des Kühlwassers berechnet werden kann. In dem Beispiel von 2 und 3 ist es ein Wert einer Toleranz (Konstante), der unter Berücksichtigung des Fehlers usw. des Messsystems zuvor festgelegt wurde, der zu dem Taupunkt addiert wird. Alternativ kann der Taupunkt im Inneren des Gehäuses selbst zur Referenztemperatur gemacht werden. Des Weiteren kann diese Toleranz anhand von Erfahrungen auf der Basis der Spezifikationen des Messsystems usw. bestimmt werden. Zum Beispiel kann sie zu einem konstanten Wert im Bereich von 0,5 bis 2°C (in dem veranschaulichten Beispiel 1°C) gemacht werden.
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Wenn die Kühlwassertemperatur niedriger ist als die Referenztemperatur, so führt die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 kein Kühlwasser zu, sondern bleibt eine zuvor festgelegte Zeitdauer in Bereitschaft (Schritt S103). Das heißt, solange die Kühlwassertemperatur niedriger ist als die Referenztemperatur, besteht die Möglichkeit einer Kondensation in dem Laserresonator 12 usw., weshalb die Laseroszillation nicht gestartet wird. Es ist zu beachten, dass die zuvor festgelegte Zeitdauer hier zum Beispiel auf einen konstanten Wert im Bereich von 30 Sekunden bis 5 Minuten eingestellt werden kann, aber wenn die Differenz zwischen der Kühlwassertemperatur und der Referenztemperatur kleiner wird, so ist es auch möglich, die zuvor festgelegte Zeitdauer zu verkürzen (das heißt, die Verarbeitung von Schritt S102 in einem kürzeren Zeitraum auszuführen) und eine schnellere Laseroszillation zu ermöglichen.
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Wenn hingegen die Kühlwassertemperatur die Referenztemperatur oder höher ist (entsprechend dem Zeitpunkt A von 3), so kommt es wahrscheinlich in dem Laseroszillator 28 zu keiner Kondensation, so dass die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 das Kühlwasser zuführt (startet) (Schritt S104) und der Laseroszillator 28 die Laseroszillation startet (Schritt S105).
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Ab Schritt S101 arbeitet die Temperatur-/Luftfeuchte-Justiervorrichtung 20 kontinuierlich, so dass, wie in 3 gezeigt, die Luftfeuchte im Inneren des Gehäuses 18 allmählich sinkt. Dadurch fällt allmählich auch der Taupunkt (die Strich-Punkt-Strich-Linie 42). Des Weiteren fällt die Referenztemperatur des Taupunktes zuzüglich einer Toleranz (in dem Beispiel von 3 1°C) (Punktlinie 44) ebenfalls allmählich. Es ist zu beachten, dass, wenn die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 einen Kühler aufweist, die Kühlwassertemperatur in Richtung der Steuerzieltemperatur des Kühlers fällt (in dem Beispiel von 3 25°C).
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Als Nächstes werden bei Schritt S106 – in der gleichen Weise wie in Schritt S102 – die Temperatur des durch den Wassertemperaturmesser 16 gemessenen Kühlwassers und die Referenztemperatur zum Zeitpunkt der Messung verglichen. Die Referenztemperatur kann hier ebenfalls, in der gleichen Weise wie in Schritt S102, auf der Basis des Taupunktes im Inneren des Gehäuses zum Zeitpunkt der Messung der Temperatur des Kühlwassers bestimmt werden. Wenn die Kühlwassertemperatur unter die Referenztemperatur fällt (Zeitpunkt B von 3), so besteht die Möglichkeit des Auftretens von Kondensation im Laserresonator 12 usw., so dass die Laseroszillation gestoppt wird (Schritt S107), die Zufuhr des Kühlwassers durch die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 gestoppt wird (Schritt S108) und das System einen zuvor festgelegte Zeitspanne in Bereitschaft steht (Schritt S109). Die Reihenfolge der Schritte S107 und S108 kann auch umgekehrt werden, oder die Schritte können gleichzeitig ausgeführt werden. Es ist zu beachten, dass die zuvor festgelegte Zeitspanne hier ebenfalls zum Beispiel auf einen konstanten Wert im Bereich von 30 Sekunden bis 5 Minuten eingestellt werden kann, aber wenn die Differenz zwischen der Kühlwassertemperatur und der Referenztemperatur kleiner wird, so ist es auch möglich, die zuvor festgelegte Zeitspanne zu verkürzen und eine schnellere Laseroszillation zu ermöglichen.
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Nachdem eine zuvor festgelegte Zeitdauer abgewartet wurde, fällt der Taupunkt im Inneren des Gehäuses im Vergleich zum Zeitpunkt B (darum fällt auch die Referenztemperatur). Wenn die Kühlwassertemperatur die Referenztemperatur oder höher ist (Zeitpunkt C von 3), so wird angenommen, dass keine Kondensation in dem Laseroszillator 28 eintritt oder dass die Kondensation verschwindet, so dass die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 das Kühlwasser zuführt (startet oder fortsetzt) (Schritt S110) und der Laseroszillator 28 die Laseroszillation startet oder fortsetzt (Schritt S111).
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Die Verarbeitung ab Schritt S106 wird während des Betriebes des Laseroszillators intermittierend ausgeführt. Aufgrund dessen wird eine Verarbeitung allgemein ähnlich derjenigen, die von den Zeitpunkten A bis C ausgeführt wird, zu den Zeitpunkten C bis E wiederholt. Es ist zu beachten, dass ab dem Zeitpunkt E die Temperatur des Kühlwassers so gesteuert wird, dass sie die Steuerzieltemperatur (25°C) wird (Zeitpunkt F von 3).
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In 3 führt die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 vom Zeitpunkt A bis zum Zeitpunkt B, vom Zeitpunkt C bis zum Zeitpunkt D und ab dem Zeitpunkt E Kühlwasser zu dem Laseroszillator 28. Andererseits stoppt die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 vom Zeitpunkt B bis zum Zeitpunkt C und vom Zeitpunkt D bis zum Zeitpunkt E die Zufuhr des Kühlwassers zu dem Laseroszillator 28.
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Es ist zu beachten, dass es, wie in 2 gezeigt, in einem oder in beiden der Schritte S102 und S106 anstatt des Vergleichs der Kühlwassertemperatur mit der Referenztemperatur auch möglich ist, die durch das Hygrometer 24 gemessene Luftfeuchte im Inneren des Gehäuses 18 und die Referenzluftfeuchte zu vergleichen, um zu beurteilen, ob der Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 Kühlwasser zugeführt werden soll. Die Referenzluftfeuchte kann zum Beispiel auf der Basis der Kondensationsluftfeuchte zum Zeitpunkt der Messung der Luftfeuchte in dem Gehäuse 18 (dem Raum, in dem der Laserresonator 12 angeordnet ist) berechnet werden und ist zum Beispiel der Wert einer Toleranz (Konstante), der zuvor unter Berücksichtigung des Fehlers des Messsystems usw. festgelegt wurde, der von der Kondensationsluftfeuchte subtrahiert wird. Alternativ kann die Kondensationsluftfeuchte in dem Gehäuse (die Luftfeuchte, bei der es, wenn sie überschritten wird, zu Kondensation kommt) selbst zur Referenzluftfeuchte gemacht werden. Des Weiteren kann diese Toleranz anhand von Erfahrungen auf der Basis der Spezifikationen usw. des Messsystems bestimmt werden und kann zum Beispiel zu einem konstanten Wert im Bereich von 1 bis 10% (relative Luftfeuchte) gemacht werden.
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Im Fall der Verwendung der Referenzluftfeuchte anstelle der Referenztemperatur besteht, wenn die durch das Hygrometer 24 gemessene Luftfeuchte im Inneren des Gehäuses höher ist als die Referenzluftfeuchte (gemessene Luftfeuchte > Referenzluftfeuchte), die Möglichkeit, dass es zu Kondensation kommt, so dass die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 kein Kühlwasser zuführt und das System über einen zuvor festgelegten Zeitraum in Bereitschaft steht (Schritt S103 oder S107). Wenn hingegen die gemessene Luftfeuchte die Referenzluftfeuchte oder niedriger ist, so wird angenommen, dass es zu keiner Kondensation in dem Laseroszillator 28 kommt, so dass die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 die Zufuhr von Kühlwasser startet oder fortsetzt (Schritt S105 oder S110) und der Laseroszillator 28 eine Laseroszillation ausführt.
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Auf diese Weise ist es in der ersten Ausführungsform möglich, automatisch die Verarbeitungsreihe, wie in 2 gezeigt, auszuführen, so dass es, wenn das Auftreten von Kondensation vorhergesagt wird, möglich ist, automatisch die Verarbeitung auszuführen, bei der die Temperatur-/Luftfeuchte-Justervorrichtung 20 weiter arbeitet und nur das Zuführen von Kühlwasser gestoppt wird, damit das System in Bereitschaft bleibt, bis Bedingungen erreicht sind, unter denen keine Kondensation auftritt (alternativ, falls Kondensation auftritt, Bereitschaft, durch keine Kondensation mehr auftritt).
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4 ist eine Ansicht, die schematisch die Konfiguration einer Laservorrichtung 10' gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Laservorrichtung 10' unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform dadurch, dass sie eine Wassertemperatur-Justiervorrichtung 38 aufweist, die die Temperatur des Kühlwassers justiert, das von der Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 zu dem Laseroszillator 28 geleitet wird. Die Wassertemperatur-Justiervorrichtung 38 ist so konfiguriert, dass sie – auf der Basis einer zuvor festgelegten Steuerzieltemperatur – die Kühlwassertemperatur so justiert, dass diese gleich oder ungefähr gleich der Steuerzieltemperatur ist (wie später noch erläutert wird). In dem Beispiel von 4 weist die Wassertemperatur-Justiervorrichtung 38 einen Wärmetauscher auf, der in dem Kühlwasserpfad 30 angeordnet ist und einen Wärmetausch zwischen dem Kühlwasser, das durch das Innere des Kühlwasserpfades 30 fließt, und der Luft außerhalb des Gehäuses 18 vornimmt. Des Weiteren ist der Steuerteil 34 dafür konfiguriert, die Steuerzieltemperatur zusätzlich zu der Referenztemperatur einzustellen oder zu berechnen. Alternativ kann die Funktion des Findens der Steuerzieltemperatur auch in der Wassertemperatur-Justiervorrichtung 38 bereitgestellt werden. Die anderen Komponentenelemente der Laservorrichtung 10' können der Laservorrichtung 10 gemäß der ersten Ausführungsform ähneln, so dass Komponentenelemente, die ähnliche Funktionen haben, die gleichen Bezugsbezeichnungen bekommen können, und auf ihre detaillierte Erläuterung wird verzichtet.
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5 ist ein Flussdiagramm, das ein Beispiel der Verarbeitung für ein Inbetriebsetzen des Oszillators in der Laservorrichtung 10 von 4 zeigt, während 6 ein Kurvendiagramm ist, das ein Beispiel der Änderung der Kühlwassertemperatur im zeitlichen Verlauf (durchgezogene Linie 50) zeigt, wenn diese Verarbeitung ausgeführt wird. Zuerst wird, nachdem ein Befehl für ein Inbetriebsetzen des Laseroszillators 28 (Laserresonator 12) (Inbetriebsetzungsbefehl usw.) ausgegeben wurde, die Temperatur-/Luftfeuchte-Justiervorrichtung 20 in Betrieb gesetzt (Schritt S201). Als Nächstes vergleicht der Vergleichsteil 36 bei Schritt S202 die Steuerzieltemperatur der Kühlwassertemperatur, die aus der Wassertemperatur-Justiervorrichtung 38 resultiert (Strichlinie 52 von 6), und eine Referenztemperatur, um zu beurteilen, ob die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 Kühlwasser zuführen kann (Punktlinie 54 von 6). Hier kann zum Beispiel die Steuerzieltemperatur im Voraus experimentell als die Kühlwassertemperatur zum Kühlen des Laserresonators 12 bestimmt werden, so dass der Laserresonator 12 in die Lage versetzt wird, eine zweckmäßige Laseroszillation oder andere Operationen auszuführen. In dem Beispiel von 6 wird sie auf einen konstanten Wert (25°C) eingestellt.
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Die Referenztemperatur kann zum Beispiel in der gleichen Weise wie die erste Ausführungsform auf der Basis des Taupunktes in dem Gehäuse zum Zeitpunkt der Messung der Temperatur des Kühlwassers berechnet werden. In dem Beispiel von 5 und 6 ist es ein Wert einer Toleranz (Konstante), der zuvor unter Berücksichtigung des Fehlers usw. des Messsystems festgelegt wurde, der zu dem Taupunkt addiert wird. Alternativ kann der Taupunkt im Inneren des Gehäuses selbst zur Referenztemperatur gemacht werden. Des Weiteren kann diese Toleranz anhand von Erfahrungen auf der Basis von Spezifikationen des Messsystems usw. eingestellt werden, und kann zum Beispiel zu einem konstanten Wert im Bereich von 0,5 bis 2°C (in dem veranschaulichten Beispiel 1°C) gemacht werden.
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Wenn die Steuerzieltemperatur niedriger ist als die Referenztemperatur (entsprechend den Zeitpunkten G bis H von 6), so führt die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 kein Kühlwasser zu, und das System steht einen zuvor festgelegte Zeitdauer in Bereitschaft (Schritt S203). Dass die Steuerzieltemperatur niedriger als die Referenztemperatur ist, bedeutet also, dass, wenn die Kühlwassertemperatur tatsächlich auf die Steuerzieltemperatur absinkt, die Möglichkeit des Auftretens von Kondensation im Laserresonator 12 usw. hoch ist, so dass die Laseroszillation nicht gestartet wird. Es ist zu beachten, dass die zuvor festgelegte Zeitdauer hier zum Beispiel auf einen konstanten Wert im Bereich von 30 Sekunden bis 5 Minuten eingestellt werden kann, aber wenn die Differenz zwischen der Kühlwassertemperatur und der Referenztemperatur kleiner wird, so ist es auch möglich, die zuvor festgelegte Zeitdauer zu verkürzen (das heißt, die Verarbeitung von Schritt S202 in einem kürzeren Zeitraum auszuführen) und die Laseroszillation schneller auszuführen.
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Bei Schritt S201 oder darüber hinaus arbeitet die Temperatur-/Luftfeuchte-Justiervorrichtung 20 kontinuierlich, so dass, wie in 6 gezeigt, die Luftfeuchte im Inneren des Gehäuses 18 allmählich fällt. In Verbindung damit fällt auch der Kondensationspunkt allmählich. Des Weiteren fällt auch die Referenztemperatur des Taupunktes zuzüglich einer Toleranz (Punktlinie 54) allmählich.
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Nach einer Bereitschaft über eine zuvor festgelegte Zeitdauer ist es denkbar, dass keine Kondensation in dem Kondensationslaseroszillator 28 auftritt, wenn die Steuerzieltemperatur die Referenztemperatur oder mehr wird (ab Zeitpunkt H in 6), selbst wenn die Kühlwassertemperatur die Steuerzieltemperatur erreicht, so dass die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 Kühlwasser zuführt (startet) (Schritt S204) und der Laseroszillator 28 die Laseroszillation startet (Schritt S205).
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Als Nächstes werden bei Schritt S206, in der gleichen Weise wie in Schritt S202, die Steuerzieltemperatur der Kühlwassertemperatur, die aus der Wassertemperatur-Justiervorrichtung 38 resultiert, und die Referenztemperatur verglichen, um das Zuführen von Kühlwasser durch die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 zu beurteilen. Die Steuerzieltemperatur kann hier ebenfalls zum Beispiel im Voraus anhand von Erfahrungen als die Kühlwassertemperatur zum Kühlen des Laserresonators 12 bestimmt werden, so dass der Laserresonator 12 zweckmäßig die Laseroszillation oder andere Operationen auszuführen kann. In dem Beispiel von 6 wird sie auf einen konstanten Wert (25°C) eingestellt.
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Des Weiteren kann die Referenztemperatur, in der gleichen Weise wie in Schritt S202, auf der Basis des Taupunktes in dem Gehäuse zum Zeitpunkt der Messung der Temperatur des Kühlwassers bestimmt werden. Wenn aus dem einen oder anderen Grund die Referenztemperatur die Steuerzieltemperatur übersteigt, so wird erwartet, dass es zu Kondensation in dem Laserresonator 12 usw. kommt, so dass die Laseroszillation gestoppt wird (Schritt S207), die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 das Zuführen von Kühlwasser stoppt (Schritt S208), und das System eine zuvor festgelegte Zeitdauer in Bereitschaft steht (Schritt S209). Die Reihenfolge der Schritte S207 und S208 kann umgekehrt werden, oder die Schritte können gleichzeitig ausgeführt werden. Es ist zu beachten, dass die zuvor festgelegte Zeitdauer hier ebenfalls zum Beispiel als ein konstanter Wert im Bereich von 30 Sekunden bis 5 Minuten eingestellt werden kann, aber wenn die Differenz zwischen der Kühlwassertemperatur und der Referenztemperatur kleiner wird, so ist es auch möglich, die zuvor festgelegte Zeitdauer zu verkürzen und eine schnellere Laseroszillation zu ermöglichen.
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Wenn hingegen die Referenztemperatur die Steuerzieltemperatur oder mehr ist (ab Zeitpunkt H von 6), so wird angenommen, dass keine Kondensation im Laserresonator 12 usw. auftritt, so dass die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 Kühlwasser zuführt (startet oder fortsetzt) (Schritt S210), und der Laseroszillator 28 eine Laseroszillation startet oder fortsetzt (Schritt S211). Die Verarbeitung ab Schritt S206 wird intermittierend während des Betriebes des Laseroszillators ausgeführt. Es ist zu beachten, dass ab Zeitpunkt I die Temperatur des Kühlwassers so gesteuert wird, dass sie die Steuerzieltemperatur (25°C) wird.
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In dem Beispiel von 6 stoppt die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 ab dem Zeitpunkt G bis zum Zeitpunkt H das Zuführen von Kühlwasser zu dem Laseroszillator 28. Ab dem Zeitpunkt H führt die Kühlwasserzuführungsvorrichtung 14 Kühlwasser zu dem Laseroszillator 28. Indem man das Ergebnis des Vergleichs mit der Referenztemperatur zur Steuerzieltemperatur des Kühlwassers macht, kann eine zukünftige Kondensation aufgrund eines Absinkens der Kühlwassertemperatur auch vorhergesagt werden, und eine Kondensation kann zuverlässiger verhindert werden.
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7 ist ein Kurvendiagramm, das ein Beispiel der Änderung der Kühlwassertemperatur im zeitlichen Verlauf (durchgezogene Linie 60) in der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in dem Fall zeigt, wo sich das Verfahren des Einstellens der Steuerzieltemperatur von dem Fall aus 6 unterscheidet. In dem Beispiel von 6 war die Steuerzieltemperatur ein konstanter Wert, aber in dem Beispiel von 7 berechnet die Steuereinheit 34 nacheinander die Steuerzieltemperatur und steuert die Wassertemperatur-Justiervorrichtung 38 auf der Basis der berechneten Steuerzieltemperatur. Es ist zu beachten, dass auch im Fall von 7 das Flussdiagramm bezüglich der Verarbeitung zur Inbetriebsetzung der Laservorrichtung dem von 5 ähneln kann.
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Wie in 7 gezeigt, wird die Steuerzieltemperatur (Strichlinie 62) so berechnet und eingestellt, dass sie auf der Referenztemperatur (Punktlinie 64) oder darüber gehalten wird und dass sie als solches allmählich gemäß einem Sinken der Referenztemperatur 64 sinkt. Zum Beispiel wird die Steuerzieltemperatur 62 so eingestellt, dass sie zur Referenztemperatur 64 gemäß der Referenztemperatur zuzüglich einer zuvor festgelegten Toleranz wird. In dem veranschaulichten Beispiel wird die Steuerzieltemperatur 62 um einen konstanten Wert (zum Beispiel 0,5 bis 2°C, in dem veranschaulichten Beispiel 1°C) auf eine Temperatur über der Referenztemperatur 64 eingestellt. Jedoch wird die Steuerzieltemperatur bevorzugt so eingestellt, dass sie nicht niedriger als ein Untergrenzenwert wird, der für eine geeignete Laseroszillation usw. (hier 25°C) voreingestellt wird. Darum wird in dem Beispiel von 7 die Steuerzieltemperatur selbst dann 25°C, wenn die „Referenztemperatur +1°C” niedriger als 25°C wird (ab Zeitpunkt L).
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Hier kann die Steuerzieltemperatur so berechnet und eingestellt werden, dass sie gleich der Referenztemperatur wird, aber sie wird bevorzugt so eingestellt, dass sie um genau einen konstanten Wert (zum Beispiel 0,5 bis 2°C) höher wird als die Referenztemperatur. Der Grund ist, dass die Kühlwassertemperatur so gesteuert wird, dass sie sich der Steuerzieltemperatur annähert, dass sie aber zum Beispiel aufgrund eines Steuerungsfehlers für einen kurzen Zeitraum von ungefähr einigen zehn Sekunden mitunter niedriger wird als selbst die Steuerzieltemperatur. Auf diese Weise ist es bevorzugt, eine bestimmte Toleranz wie zum Beispiel 1°C einzustellen, so dass selbst dann keine Kondensation auftritt, wenn die Kühlwassertemperatur niedriger wird als die Steuerzieltemperatur.
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Wie in 7 gezeigt, ist es durch Einstellen der Steuerzieltemperatur auf einen Wert, der um einen konstanten Wert höher ist als die Referenztemperatur, möglich, im Vergleich zu dem Beispiel von 6 die Zeitspanne zu verbreitern, während der eine Laseroszillation (Zufuhr von Kühlwasser) möglich ist. In dem Beispiel von 7 ist es möglich, über die gesamte Zeitspanne ab dem Moment, wo die Kühlwassertemperatur 60 die anfänglichen 35°C ist (Zeitpunkt J), bis zu dem Moment, wo die Kühlwassertemperatur 60 im Wesentlichen gleich der Steuerzieltemperatur 62 ist (Zeitpunkt K), das Auftreten von Kondensation zu verhindern, und des Weiteren erreicht die Kühlwassertemperatur 60 25°C, was für eine stabile Laseroszillation geeignet ist (ab Zeitpunkt L), so dass Kühlwasser über einen längeren Zeitraum zugeführt werden (und eine Laseroszillation ausgeführt werden) kann.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung ist es möglich, Kondensation in dem Laseroszillator vorherzusagen, und wenn das Auftreten von Kondensation vorhergesagt wird, automatisch das Zuleiten von Kühlwasser zu stoppen, um das Auftreten von Kondensation von vornherein zu verhindern, und automatisch Kühlwasser zuzuführen und einen Laserstrahl zu erzeugen, wenn eine stabile Laseroszillation möglich ist.
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Durch Vergleichen der Referenztemperatur mit der Steuerzieltemperatur des Kühlwassers ist es auch möglich, zukünftige Kondensation aufgrund des Absinkens der Kühlwassertemperatur vorherzusagen und diese Kondensation verhindern. Des Weiteren ist es durch allmähliches Senken der Steuerzieltemperatur gemäß der Referenztemperatur möglich, das Zuführen von Kühlwasser ab einer früheren Phase zu starten, wodurch es möglich ist, die Laseroszillation früher zu starten.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- JP 06-260708 A [0002]
- JP 09-083044 A [0003]
- JP 07-029453 U [0004, 0005, 0006]
