DE102016121600A1

DE102016121600A1 - Lichtwellenleiterverbindungseinheit mit Zirkulationspfad zum Zirkulieren von Kühlmittel

Info

Publication number: DE102016121600A1
Application number: DE102016121600.3A
Authority: DE
Inventors: Takashi Izumi
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2015-11-18
Filing date: 2016-11-11
Publication date: 2017-05-18
Anticipated expiration: 2036-11-12
Also published as: US20170139164A1; JP6301897B2; CN106918878A; DE102016121600B4; US10261274B2; CN106918878B; JP2017097016A

Abstract

Eine Lichtwellenleiterverbindungseinheit, die in der Lage ist, in der Lichtwellenleiterverbindungseinheit erzeugte Wärme effizient abzuführen. Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit umfasst einen geschlossenen Zirkulationspfad, durch welchen das Kühlmittel zum Entfernen von Wärme, die in der Lichtwellenleiterverbindungseinheit durch einen Laserstrahl, der sich durch die Lichtwellenleiterverbindungseinheit ausbreitet, erzeugt wird, und eine Kühlmittelzirkulationsvorrichtung, um zu veranlassen, dass das Kühlmittel im Zirkulationspfad fließt und zirkuliert.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Lichtwellenleiterverbindungseinheit, die mit einem Zirkulationspfad versehen ist, um zu ermöglichen, dass Kühlmittel zirkuliert.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Lichtwellenleiterverbindungsadapter zum optischen Verbinden mehrerer Lichtwellenleiter miteinander sind bekannt (z. B. Patentdokument 1). Ferner sind Vorrichtungen mit einer Laserstrahlengang-Auswählvorrichtung zum selektiven Führen eines einfallenden Laserstrahls zu einer Vielzahl von Lichtwellenleitern bekannt (z. B. Japanische Ungeprüfte Patentveröffentlichung (Kokai) Nr. 2009-103838 und 2000-263270 ).
Bei einem Laserbearbeitungssystem wird eine Lichtwellenleiterverbindungseinheit zum Weiterleiten eines von einem Laseroszillator erzeugten Laserstrahls zu einem Lichtwellenleiter verwendet. In einer derartigen Lichtwellenleiterverbindungseinheit kann der empfangene Laserstrahl Wärme in den Komponenten der Lichtwellenleiterverbindungseinheit erzeugen. Herkömmlicherweise wurde eine Technologie zum effizienten Entfernen von Wärme, die in der Lichtwellenleiterverbindungseinheit erzeugt wird, ohne eine Verunreinigung von optischen Komponenten aufgrund beispielsweise eines Wasserlecks benötigt.
Ferner war es üblicherweise notwendig, die Umgebungstemperatur, die Feuchtigkeit und die Kühlmitteltemperatur zu überwachen und zu steuern, um zu verhindern, dass Taukondensation auftritt, wenn ein Kühlvorgang durchgeführt wird. Wenn Kühlmittel von außen zugeführt wird, ist es erforderlich, ein Element, wie z. B. eine Kühlmittelzufuhrleitung, zu legen, und dementsprechend ist ein Ort, an dem eine Lichtwellenleiterverbindungseinheit installiert ist, eingeschränkt. Somit wurde eine Lichtwellenleiterverbindungseinheit benötigt, deren Installationsort nicht eingeschränkt ist.
KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
Eine Lichtwellenleiterverbindungseinheit, die einen Laserstrahl empfängt und ihn zu einem Lichtwellenleiter leitet, enthält einen geschlossenen Zirkulationspfad, durch den ein Kühlmittel zum Entfernen von Wärme, die in der Lichtwellenleiterverbindungseinheit aufgrund des Laserstrahls erzeugt wird, der sich durch die Lichtwellenleiterverbindungseinheit ausbreitet, zirkuliert, und eine Kühlmittelzirkulationsvorrichtung, die das Kühlmittel so umwälzt, dass es im Zirkulationspfad zirkuliert.
Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit kann ferner einen Hauptkörper aufweisen, der ein optisches Element hält, das den Laserstrahl konzentriert. Der Zirkulationspfad kann durch ein am Hauptkörper ausgebildetes Loch oder ein am Hauptkörper befestigtes Rohr definiert sein.
Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit kann ferner eine Wärmeabstrahlungsrippe umfassen, die so angeordnet ist, dass sie an den Zirkulationspfad angrenzt. Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit kann ferner einen Lüfter aufweisen, der einen Luftstrom erzeugt, der Wärme von der Lichtwellenleiterverbindungseinheit abführt.
Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit kann ferner einen Temperaturerfassungsteil, der eine Temperatur der Lichtwellenleiterverbindungseinheit erfasst, und eine Lüftersteuerung umfassen, die den Lüfter basierend auf der Temperatur steuert, die durch den Temperaturerfassungsteil erfasst wird. Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit kann ferner eine Lüftersteuerung umfassen, die den Lüfter basierend auf einem Laseroszillationsbefehl steuert, der von einer Laseroszillatorsteuerung zu einem Laseroszillator übertragen wird.
Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit kann ferner einen Lüftermonitor umfassen, der den Betrieb des Lüfters überwacht. Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit kann ferner einen Zirkulationsvorrichtungsmonitor umfassen, der den Betrieb der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung überwacht.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden aus der detaillierten Beschreibung der in den beigefügten Zeichnungen gezeigten Ausführungsformen geklärt, wobei:
1 eine Ansicht eines Laseroszillators gemäß einer Ausführungsform ist;
2 eine Ansicht der in 1 gezeigten Lichtwellenleiterverbindungseinheit ist;
3 eine Ansicht einer Lichtwellenleiterverbindungseinheit gemäß einer anderen Ausführungsform ist;
4 eine Ansicht einer Lichtwellenleiterverbindungseinheit gemäß einer weiteren Ausführungsform ist;
5 eine Ansicht eines Laseroszillators gemäß einer weiteren Ausführungsform ist;
6 eine Ansicht der in 5 gezeigten Lichtwellenleiterverbindungseinheit ist;
7 ein Blockschaltbild der in den 6 und 9 gezeigten Lichtwellenleiterverbindungseinheit ist;
8 eine Ansicht eines Laserbearbeitungssystems gemäß einer Ausführungsform ist;
9 eine Ansicht der in 8 gezeigten Lichtwellenleiterverbindungseinheit ist;
10 ein Flussdiagramm eines Beispiels des Betriebsflusses der in 7 gezeigten Lichtwellenleiterverbindungseinheit ist;
11 ein Blockschaltbild eines Beispiels des Ablaufs des Schritts S8 in 10 ist;
12 eine Ansicht eines Laserbearbeitungssystems gemäß einer anderen Ausführungsform ist;
13 ein Blockschaltbild des in 12 gezeigten Laserbearbeitungssystems ist;
14 ist ein Flussdiagramm eines Beispiels des Betriebsablaufs des in 13 gezeigten Lasermaschinensystems ist; und
15 ein Flussdiagramm eines Beispiels des Ablaufs von Schritt S38 in 14 ist.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Zunächst wird unter Bezugnahme auf 1 ein Laseroszillator 10 gemäß einer Ausführungsform beschrieben. Der Laseroszillator 10 enthält einen Resonatorteil 12, einen Strahlkombinierer 14, einen ersten Lichtwellenleiter 16, einen zweiten Lichtwellenleiter 18, eine Temperatureinstellvorrichtung 20 und eine Lichtwellenleiterverbindungseinheit 30.
Der Resonatorteil 12 weist eine Vielzahl von Laserdiodenmodulen 12a, 12b und 12c auf. Jedes der Laserdiodenmodule 12a, 12b und 12c erzeugt einen Laserstrahl und emittiert den erzeugten Laserstrahl zum Strahlkombinierer 14.
Der Strahlkombinierer 14 empfängt den von den Laserdiodenmodulen 12a, 12b und 12c emittierten Laserstrahl und kombiniert diese. Der Strahlkombinierer 14 führt den kombinierten Laserstrahl zum ersten Lichtwellenleiter 16.
Der erste Lichtwellenleiter 16 hat einen vorbestimmten Kerndurchmesser (z. B. 100 μm) und propagiert den Laserstrahl durch seinen Kern. Ein erstes Ende 16a des ersten Lichtwellenleiters 16 ist mit dem Strahlkombinierer 14 verschweißt, während ein zweites Ende 16b des ersten Lichtwellenleiters 16 mit der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 30 verbunden ist.
Der zweite Lichtwellenleiter 18 weist einen Kerndurchmesser (z. B. 200 μm) auf, der sich von jenem des ersten Lichtwellenleiters 16 unterscheidet und den Laserstrahl durch seinen Kern propagiert. Ein erstes Ende 18a des zweiten Lichtwellenleiters 18 ist mit der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 30 verbunden, während ein zweites Ende (nicht gezeigt) des zweiten Lichtwellenleiters 18 mit einer externen optischen Komponente (nicht gezeigt) verbunden ist, die außerhalb des Laseroszillators 10 installiert ist.
Die Temperatureinstellvorrichtung 20 weist mehrere Lüfter 22 auf und erzeugt einen Luftstrom innerhalb des Laseroszillators 10 gemäß einem Befehl einer Laseroszillatorsteuerung (nicht gezeigt), die den Laseroszillator 10 steuert.
In dieser Ausführungsform ist die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 30 so angeordnet, dass sie den von der Temperatureinstellvorrichtung 20 erzeugten Luftstrom empfängt. Die Wärme der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 30 wird durch den Luftstrom, der durch die Temperatureinstellvorrichtung 20 erzeugt wird, abgeführt.
Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 30 wird nun unter Bezugnahme auf 2 beschrieben. Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 30 verbindet optisch den ersten Lichtwellenleiter 16 mit dem zweiten Lichtwellenleiter 18 und leitet den Laserstrahl weiter, der durch den ersten Lichtwellenleiter 16 propagiert, zum zweiten Lichtwellenleiter 18.
Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 30 umfasst einen Hauptkörper 32, optische Elemente 34, einen Zirkulationspfad 36 und eine Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38. Der Hauptkörper 32 ist ein hohles Element und definiert einen Lichtweg des Laserstrahls darin. Der Hauptkörper 32 hält die optischen Elemente 34 darin.
Ein erstes Verbinderteil 40 ist an einem ersten Ende 32a des Hauptkörpers 32 vorgesehen. Das zweite Ende 16b des ersten Lichtwellenleiters 16 ist mit dem ersten Verbinderteil 40 verbunden. Der Laserstrahl, der sich durch den ersten Lichtwellenleiter 16 ausbreitet, wird in den Hauptkörper 32 emittiert.
Andererseits ist ein zweiter Verbinderteil 42 an einem zweiten Ende 32b des Hauptkörpers 32 vorgesehen. Das erste Ende 18a des zweiten Lichtwellenleiters 18 ist mit dem zweiten Verbinderteil 42 verbunden. Der zweite Lichtwellenleiter 18 empfängt den Laserstrahl, der durch die optischen Elemente 34 hindurchtritt, und leitet diesen zu der externen optischen Komponente außerhalb des Laseroszillators 10 weiter.
Die optischen Elemente 34 umfassen z. B. eine Kollimationslinse und sind auf dem in dem Hauptkörper 32 definierten Lichtweg des Laserstrahls A angeordnet. Die optischen Elemente 34 kollimieren und konzentrieren den Laserstrahl, der vom ersten Lichtwellenleiter 16 in den Hauptkörper 32 emittiert wird, und leiten ihn zum zweiten Lichtwellenleiter 18.
Der Zirkulationspfad 36 ist ein geschlossener Strömungspfad zum Zirkulieren eines flüssigen oder gasförmigen Kühlmittels. In dieser Ausführungsform ist der Zirkulationspfad 36 durch ein Loch definiert, das am Hauptkörper 32 ausgebildet ist und sich ringförmig erstreckt, so dass es die optischen Elemente 34 umgibt. Das Kühlmittel umfasst z. B. Wasser, langlebiges Kühlmittel oder eine Lösung, der ein Korrosionsschutzmaterial zugesetzt ist.
Die Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 ist z. B. eine elektrische Pumpe und umfasst einen im Zirkulationspfad 36 angeordneten Rotor und einen Motor, der den Rotor dreht. Bei dieser Ausführungsform arbeitet die Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38, wenn die Temperatureinstellvorrichtung 20 des Laseroszillators 10 in Betrieb ist. Die Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 erzeugt Druckfluktuationen in einem Fluid, das im Zirkulationspfad 36 eingeschlossen und abgedichtet ist, um zu bewirken, dass das Fluid im Zirkulationspfad 36 fließt. Dadurch zirkuliert das Kühlmittel durch den Zirkulationspfad 36.
Daher ist der Zirkulationspfad 36 ein geschlossener Strömungspfad, der ein Fluid darin umschließen und abdichten kann und das eingeschlossene Fluid zirkulieren lassen kann, wenn das eingeschlossene Fluid zum Fließen veranlasst wird, ohne in Fluidverbindung mit einem externen Gerät verbunden zu sein (beispielsweise einer Kühlmittelzufuhrvorrichtung), das außerhalb der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 30 installiert ist.
Wenn der Laserstrahl A, der sich durch den Hauptkörper 32 ausbreitet, in jedes optische Element 34 eintritt, wird ein Teil des eingetretenen Laserstrahls vom optischen Element 34 absorbiert. Als Folge davon erzeugt das optische Element 34 Wärme. Um die so erzeugte Wärme abzuführen, ist das Kühlmittel im Zirkulationspfad 36 eingeschlossen und zirkuliert im Zirkulationspfad 36 durch die Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38.
Als nächstes wird eine Lichtwellenleiterverbindungseinheit 50 gemäß einer anderen Ausführungsform unter Bezugnahme auf 3 beschrieben. Man beachte, dass in verschiedenen Ausführungsformen, die nachstehend beschrieben sind, Elemente, die ähnlich wie die bereits erwähnten Ausführungsformen sind, mit denselben Bezugszeichen versehen sind und deren detaillierte Beschreibungen weggelassen wird.
Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 50 kann auf den Laseroszillator 10, der in 1 gezeigt ist, anstelle der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 30 angewendet werden. Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 50 verbindet den ersten Lichtwellenleiter 16 und den zweiten Lichtwellenleiter 18 optisch miteinander und leitet den Laserstrahl, der sich durch den ersten Lichtwellenleiter 16 ausbreitet, zum zweiten Lichtwellenleiter 18.
Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 50 umfasst einen Hauptkörper 52, die optischen Elemente 34, einen Zirkulationspfad 54 und die Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38. Der Hauptkörper 52 ist ein hohles Element, das in seinem Inneren den Lichtweg des Laserstrahls A definiert.
Der Hauptkörper 52 hält die optischen Elemente 34 darin. Der erste Verbinderteil 40 ist an einem ersten Ende 52a des Hauptkörpers 52 vorgesehen, während der zweite Verbinderteil 42 an einem zweiten Ende 52b des Hauptkörpers 52 vorgesehen ist.
Ähnlich wie der oben erwähnte Zirkulationspfad 36 ist der Zirkulationspfad 54 ein geschlossener Strömungspfad zum Zirkulieren des Kühlmittels. Bei dieser Ausführungsform ist der Zirkulationspfad 54 durch ein Rohr definiert, das vom Hauptkörper 52 getrennt und an dem Außenumfang des Hauptkörpers 52 befestigt ist. Der Zirkulationspfad 54 erstreckt sich ringförmig, so dass er die optischen Elemente 34 umgibt. Die Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 zirkuliert das im Zirkulationspfad 54 eingeschlossene Fluid.
Als Nächstes wird eine Lichtwellenleiterverbindungseinheit 60 gemäß einer weiteren Ausführungsform unter Bezugnahme auf 4 beschrieben. Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 60 kann auf den Laseroszillator 10, der in 1 gezeigt ist, anstelle der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 30 angewendet werden.
Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 60 verbindet optisch den ersten Lichtwellenleiter 16 und den zweiten Lichtwellenleiter 18 miteinander und leitet den Laserstrahl, der sich durch den ersten Lichtwellenleiter 16 ausbreitet, zum zweiten Lichtwellenleiter 18 weiter.
Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 60 umfasst einen Hauptkörper 62, die optischen Elemente 34, einen Zirkulationspfad 64, Wärmeabstrahlungsrippen 67 und 69 und die Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38. Der Hauptkörper 62 ist ein hohles Element, welches den Lichtpfad des Laserstrahls A innerhalb davon definiert.
Der Hauptkörper 62 hält die optischen Elemente 34 darin. Der erste Verbinderteil 40 ist an einem ersten Ende 62a des Hauptkörpers 62 vorgesehen, während der zweite Verbinderteil 42 an einem zweiten Ende 62b des Hauptkörpers 62 vorgesehen ist.
Der Zirkulationspfad 64 ist ein geschlossener Strömungspfad zum Zirkulieren des Kühlmittels. In dieser Ausführungsform umfasst der Zirkulationspfad 64 einen Strömungspfad 64a, einen Strömungspfad 64b, einen Strömungspfad 64c, einen Strömungspfad 64d, einen Strömungspfad 64e, einen Strömungspfad 64f, einen Strömungspfad 64g und einen Strömungspfad 64h.
Der Strömungspfad 64a ist durch ein am Hauptkörper 62 gebildetes Loch definiert. Der Strömungspfad 64b ist durch ein vom Hauptkörper 62 und vom ersten Verbinderteil 40 getrenntes Rohr definiert und ist fluidmäßig mit dem Strömungspfad 64a und dem Strömungspfad 64c verbunden.
Der Strömungspfad 64c ist durch ein Loch definiert, das am ersten Verbinderteil 40 um den ersten Lichtwellenleiter 16 herum ausgebildet ist. Der Strömungspfad 64d ist durch ein Rohr definiert, das vom Hauptkörper 62 und vom ersten Verbinderteil 40 getrennt ist und ist fluidmäßig mit dem Strömungspfad 64c und dem Strömungspfad 64e verbunden.
Der Strömungspfad 64e ist durch ein Loch definiert, das am Hauptkörper 62 ausgebildet ist. Der Strömungspfad 64e ist so angeordnet, dass er durch einen Bereich verläuft, der von dem Strömungspfad 64a verschieden ist. In dieser Ausführungsform sind die Strömungspfade 64a und 64e so angeordnet, dass sie in der Nähe aller optischen Elemente 34 vorbeigehen.
Der Strömungspfad 64f ist durch ein vom Hauptkörper 62 und vom zweiten Verbindungsteil 42 getrenntes Rohr definiert und ist fluidmäßig mit dem Strömungspfad 64e und dem Strömungspfad 64g verbunden. Der Strömungspfad 64g ist durch ein Loch definiert, das am zweiten Verbinderteil 42 um den zweiten Lichtwellenleiter 18 herum ausgebildet ist.
Der Strömungspfad 64h ist ein Rohr, das vom Hauptkörper 62 und vorn zweiten Verbinderteil 42 getrennt ist, und er ist fluidmäßig mit dem Strömungspfad 64a und dem Strömungspfad 64g verbunden. Diese Strömungspfade 64a bis 64h stehen in Fluidverbindung miteinander und bilden den geschlossenen Kreislauf 64.
Die Wärmeabstrahlungsrippen 67 und 69 sind auf einer äußeren Umfangsoberfläche des Hauptkörpers 62 angebracht. Insbesondere ist die Wärmeabstrahlungsrippe 67 so angeordnet, dass sie an den Strömungspfad 64a angrenzt und Wärme hauptsächlich vom Kühlmittel abgeführt wird, das durch den Strömungspfad 64a fließt. Andererseits ist die Wärmeabstrahlungsrippe 69 angrenzend an den Strömungspfad 64e angeordnet und führt hauptsächlich Wärme aus dem Kühlmittel ab, das durch den Strömungspfad 64e fließt.
In den oben erwähnten Lichtwellenleiterverbindungseinheiten 30, 50 und 60 ist jeder der Zirkulationspfade 36, 54 und 64 als ein geschlossener Strömungspfad ausgebildet. Dementsprechend kann das Kühlmittel durch Betreiben der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 in der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 30, 50, 60 zirkuliert werden. Dadurch ist es möglich, die in der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 30, 50, 60 erzeugte Wärme zu entfernen.
Gemäß dieser Konfiguration ist es nicht erforderlich, ein Kühlmittel von einem externen Gerät (Kühlmittelversorgungsvorrichtung) dem Zirkulationspfad 36, 54, 64 zuzuführen. Daher ist es nicht notwendig, eine Verbindungsstelle vorzusehen, die eine Kühlmittelzufuhrleitung zum Zuführen eines Kühlmittels von externem Gerät an den Zirkulationspfad 36, 54, 64 anbindet.
Dementsprechend kann die Möglichkeit, dass das Kühlmittel aufgrund eines Vorgangs des Entfernens des Kühlmittelzufuhrrohrs von der Verbindungsstelle oder eines Befestigungsfehlers zwischen der Verbindungsstelle und dem Kühlmittelzufuhrrohr aus der Verbindungsstelle austritt, beseitigt werden. Dadurch ist es möglich, zuverlässig zu verhindern, dass Komponenten, wie z. B. die optischen Elemente 34, durch die Leckage des Kühlmittels verunreinigt werden.
Weiterhin wird das Kühlmittel nicht vom externen Gerät zum Zirkulationspfad 36, 54, 64 zugeführt, und daher ist es für einen Benutzer nicht notwendig, eine Qualitätskontrolle (z. B. eine pH-Wert-Steuerung) für ein Kühlmittel, das vom äußeren Gerät zugeführt wird, durchzuführen. Andererseits kann der Benutzer die Qualität des Kühlmittels durch periodisches Wechseln des Kühlmittels im Zirkulationspfad 36, 54, 64 leicht kontrollieren.
Ferner sind in den Lichtwellenleiterverbindungseinheiten 30 und 50 die Zirkulationspfade 36 und 54 so angeordnet, dass sie die optischen Elemente 34 umgeben. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, einen Abschnitt effektiv zu kühlen, der durch den Laserstrahl, der sich durch die Lichtwellenleiterverbindungseinheiten 30 und 50 ausbreitet, erwärmt werden kann.
Ferner sind in der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 60 die Strömungspfade 64a und 64e so angeordnet, dass sie in der Nähe der optischen Elemente 34 vorbeigehen. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, einen Abschnitt effektiv zu kühlen, der sich durch den sich durch die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 60 ausbreitenden Laserstrahl erwärmen kann.
Ferner sind in der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 60 die Wärmeabstrahlungsrippen 67 und 69 jeweils so angeordnet, dass sie sich benachbart zu den Strömungspfaden 64a und 64e befinden. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, einen Abschnitt effektiv zu kühlen, der durch den Laserstrahl, der sich durch die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 60 ausbreitet, erwärmt werden kann.
Ferner wird in der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 60 die Wärme aus dem Kühlmittel, das durch den Zirkulationspfad 64 fließt, durch die Wärmeabstrahlungsrippen 67 und 69 in einer sogenannten luftgekühlten Weise abgeführt. Da gemäß dieser Konfiguration die Temperatur der Komponenten der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 60 nicht auf eine Temperatur abnimmt, die gleich oder niedriger als der Taupunkt ist, ist es möglich, eine Taukondensation in den Komponenten der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 60 zu verhindern.
Man beachte, dass der Zirkulationspfad 36 der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 30 und die Strömungspfade 64a und 64e der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 60 durch in den Hauptkörpern 32 und 62 eingebettete Rohre definiert sein können. Die Rohre können aus Metall wie Kupfer oder aus Harz wie Nylon hergestellt sein.
Als Nächstes wird ein Laseroszillator 70 gemäß einer anderen Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 5 bis 7 beschrieben. Der Laseroszillator 70 ist z. B. ein YAG-Oszillator und umfasst einen Resonatorteil 72, einen Verstärkerteil 74 und eine Lichtwellenleiterverbindungseinheit 100.
Der Resonatorteil 72 umfasst einen Ausgangsspiegel 76, einen hinteren Spiegel 78, einen Halbleiterlaser 80a und einen YAG-Stab 80b. Der Resonatorteil 72 erzeugt einen Laserstrahl in Übereinstimmung mit einem Befehl von einer Laseroszillatorsteuerung (nicht gezeigt) und emittiert den erzeugten Laserstrahl vom Ausgangsspiegel 76.
Der Verstärkerteil 74 umfasst eine Vielzahl von Spiegeln 82, 84, 86 und 88. Die Spiegel 82, 84, 86 und 88 bilden einen Lichtpfad des vom Ausgabespiegel 76 emittierte Laserstrahls A und führen ihn zur Lichtwellenleiterverbindungseinheit 100.
Wie in 6 gezeigt ist, umfasst die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 100 einen Hauptkörper 102, Verschlusseinheiten 104, 106 und 108 und Kondensorlinsen 110, 112 und 114.
Der Hauptkörper 102 ist ein hohles Element mit einer Öffnung 102a und hält darin optische Elemente wie die Verschlusseinheiten 104, 106 und 108 und die Kondensorlinsen 110, 112 und 114. Der Laserstrahl A, der sich vom Spiegel 88 des Verstärkerteils 74 aus ausbreitet, tritt durch die Öffnung 102a in den Hauptkörper 102 ein.
Die Verschlusseinheit 104 umfasst einen Spiegel 116, einen Spiegelantriebsteil 118 und eine Kühlmittelummantelung 120. Der Spiegel 116 ist so angeordnet, dass er sich zwischen einer Sperrposition, in der der Spiegel 116 einen optischen Pfad des Laserstrahls A, der von der Öffnung 102a eintritt, blockiert, und einer zurückgezogenen Position bewegt, in der der Spiegel 116 aus dem Lichtweg zurückgezogen ist.
Wenn der Spiegel 116 in der Sperrposition angeordnet ist, wird der Laserstrahl A, der von der Öffnung 102a eintritt, durch den Spiegel 116 reflektiert und zur Kondensorlinse 110 geführt. Wenn andererseits der Spiegel 116 in der zurückgezogenen Position angeordnet ist, geht der Laserstrahl A, der von der Öffnung 102a eintritt, durch die Verschlusseinheit 104 hindurch, um sich zur Verschlusseinheit 106 hin auszubreiten.
Der Spiegelantriebsteil 118 umfasst z. B. einen Servomotor und bewegt den Spiegel 116 zwischen der Sperrposition und der zurückgezogenen Position gemäß einem Befehl von der Laseroszillatorsteuerung (nicht gezeigt). Die Kühlmittelummantelung 120 ist so angeordnet, dass sie an den Spiegel 116 angrenzt. Ein Loch zum Fließen eines Kühlmittels ist in der Seite der Kühlmittelummantelung 120 ausgebildet.
Die Verschlusseinheit 106 hat eine ähnliche Konfiguration wie die Verschlusseinheit 104. Insbesondere umfasst die Verschlusseinheit 106 einen Spiegel 122, einen Spiegelantriebsteil 124 und eine Kühlmittelummantelung 126.
Der Spiegel 122 ist so angeordnet, dass er sich zwischen einer Sperrposition, in der der Spiegel 122 den Lichtweg des durch die Verschlusseinheit 104 hindurchgehenden Laserstrahls A blockiert, wenn der Spiegel 116 der Verschlusseinheit 104 in der zurückgezogenen Position angeordnet ist, und einer zurückgezogenen Position, in der der Spiegel 122 aus dem Lichtweg zurückgezogen wird, bewegt.
Wenn der Spiegel 116 in der zurückgezogenen Position angeordnet ist und der Spiegel 122 in der Sperrposition angeordnet ist, wird der Laserstrahl A, der in den Hauptkörper 102 eintritt, durch den Spiegel 122 reflektiert und zur Kondensorlinse 112 geführt. Wenn andererseits die Spiegel 116 und 122 in den zurückgezogenen Positionen angeordnet sind, geht der Laserstrahl A, der in den Hauptkörper 102 eintritt, durch die Verschlusseinheiten 104 und 106 hindurch, um sich zur Verschlusseinheit 108 auszubreiten.
Der Spiegelantriebsteil 124 bewegt den Spiegel 122 zwischen der zurückgezogenen Position und der Sperrposition. Die Kühlmittelummantelung 126 ist so angeordnet, dass sie an den Spiegel 122 angrenzt. Ein Loch zum Fließen des Kühlmittels ist innerhalb der Kühlmittelummantelung 126 ausgebildet.
Die Verschlusseinheit 108 umfasst einen Spiegel 128 und eine Kühlmittelummantelung 130. Der Spiegel 128 ist an einer Position fixiert, in der der Spiegel 128 den Lichtweg des Laserstrahls A blockiert, der durch die Verschlusseinheit 106 hindurchgeht, wenn der Spiegel 122 der Verschlusseinheit 106 in der zurückgezogenen Position angeordnet ist.
Der auf den Spiegel 128 auftreffende Laserstrahl A wird in Richtung auf die Kondensorlinse 114 reflektiert. Die Kühlmittelummantelung 130 ist angrenzend an den Spiegel 128 angeordnet. Ein Loch zum Fließen des Kühlmittels ist innerhalb der Kühlmittelummantelung 130 ausgebildet.
Die Kondensorlinsen 110, 112 und 114 konzentrieren jeweils den von den Spiegeln 116, 122 und 128 reflektierten Laserstrahl und führen den konzentrierten Laserstrahl zu den Lichtwellenleitern 138, 140 und 142.
Die Verbinderteile 132, 134 und 136 sind am Hauptkörper 102 vorgesehen. Ein Ende des Lichtwellenleiters 138 ist mit dem Verbinderteil 132 verbunden. Der Lichtwellenleiter 138 empfängt den durch die Kondensorlinse 110 konzentrierten Laserstrahl und propagiert diesen zu einer externen optischen Komponente außerhalb des Laseroszillators 70.
Ähnlich ist ein Ende des Lichtwellenleiters 140 mit dem Verbinderteil 134 verbunden. Der Lichtwellenleiter 140 empfängt den Laserstrahl, der durch die Kondensorlinse 112 konzentriert wird, und propagiert ihn zur externen optischen Komponente.
Ähnlich ist ein Ende des Lichtwellenleiters 142 mit dem Verbinderteil 136 verbunden. Der Lichtwellenleiter 142 empfängt den durch die Kondensorlinse 114 konzentrierten Laserstrahl und propagiert ihn zur externen optischen Komponente.
Somit leitet die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 100 den Laserstrahl A, der durch den Resonatorteil 72 erzeugt wird, selektiv zu einem beliebigen von insgesamt drei Lichtwellenleitern 138, 140 und 142 in Übereinstimmung mit einem Befehl der Laseroszillatorsteuerung (nicht gezeigt).
Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 100 weist ferner einen Zirkulationspfad 144, eine Wärmestrahlungsrippe 146, einen Lüfter 148, eine Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38, einen Temperaturerfassungsteil 154 und eine Steuerung 156 auf. Der Zirkulationspfad 144 ist ein geschlossener Kreislauf, um das Kühlmittel zu zirkulieren.
Insbesondere umfasst der Zirkulationspfad 144 die Strömungspfade 144a, 144b, 144c, 144d, 144e, 144f, 144g, 144h, 144i, 144j, 144k, 144l, 144m, 144n, 144o, 144p und 144q.
Der Strömungspfad 144a ist durch ein vom Hauptkörper 102 getrenntes Rohr definiert. Der Strömungspfad 144a weist einen dreifach gegabelten Teil 144a ₄ auf, wobei ein erstes Ende 144a ₁ des Strömungspfads 144a mit dem Strömungspfad 144q fluidmäßig verbunden ist, ein zweites Ende 144a ₂ des Strömungspfads 144a fluidmäßig mit dem Strömungspfad 144b verbunden ist und ein drittes Ende 144a ₃ des Strömungspfads 144a fluidmäßig mit dem Strömungspfad 144h verbunden ist.
Der Strömungspfad 144b ist durch ein Loch definiert, das am Verbinderteil 132 um den Lichtwellenleiter 138 herum ausgebildet ist. Der Strömungspfad 144c ist durch ein von den Verbinderteilen 132 und 134 getrenntes Rohr definiert und ist fluidmäßig mit den Strömungspfaden 144b und 144d verbunden.
Der Strömungspfad 144d ist durch ein Loch definiert, das am Verbinderteil 134 um den Lichtwellenleiter 140 herum ausgebildet ist. Der Strömungspfad 144e ist durch ein von den Verbinderteilen 134 und 136 getrenntes Rohr definiert und ist fluidmäßig mit den Strömungspfaden 144d und 144f verbunden.
Der Strömungspfad 144f ist durch ein Loch definiert, das am Verbinderteil 136 um den Lichtwellenleiter 142 herum ausgebildet ist. Der Strömungspfad 144h ist durch ein Loch definiert, das am Hauptkörper 102 ausgebildet ist. Der Strömungspfad 144h erstreckt sich so, dass er in der Nähe von jeder der Kondensorlinsen 110, 112 und 114 vorbeigeht. Ein Ende des Strömungspfades 144h ist fluidmäßig mit dem Strömungspfad 144a verbunden, während das andere Ende des Strömungspfads 144h mit dem Strömungspfad 144g fluidmäßig verbunden ist.
Der Strömungspfad 144g ist durch ein Rohr definiert, das vom Verbinderteil 136 und vom Hauptkörper 102 getrennt ist. Der Strömungspfad 144g hat einen dreifach gegabelten Teil 144g ₄, wobei ein erstes Ende 144g ₁ des Strömungspfades 144g fluidmäßig mit dem Strömungspfad 144f verbunden ist, ein zweites Ende 144g ₂ des Strömungspfades 144g fluidmäßig mit dem Strömungspfad 144h verbunden ist und ein drittes Ende 144g ₃ des Strömungspfades 144g fluidmäßig mit dem Strömungspfad 144i verbunden ist.
Der Strömungspfad 144i ist durch ein Loch definiert, das an der Wärmeabstrahlungsrippe 146 ausgebildet ist, um sich durch die Wärmeabstrahlungsrippe 146 zu erstrecken. Der Strömungspfad 144j ist durch ein Rohr definiert, das vom Hauptkörper 102 und von der Wärmeabstrahlungsrippe 146 getrennt und fluidmäßig mit den Strömungspfaden 144i und 144k verbunden ist.
Jeder der Strömungspfade 144k, 144m, 144o und 144q ist durch ein Loch definiert, das am Hauptkörper 102 ausgebildet ist. Andererseits sind die Strömungspfade 144l, 144n und 144p durch Löcher definiert, die im Inneren der Kühlmittelummantelungen 130, 126 und 120 ausgebildet sind.
Somit sind bei dieser Ausführungsform Abschnitte des Zirkulationspfads 144 an den Komponenten der Verschlusseinheiten 104, 106 und 108 (d. h. der Kühlmittelummantelungen 130, 126 und 120) ausgebildet.
Die Strömungspfade 144l, 144n und 144p sind so ausgebildet, dass sie äquivalente Durchmesser (Querschnittsflächen) aufweisen, die größer sind als diejenigen der Strömungspfade 144k, 144m, 144o und 144q. Dementsprechend fungiert jeder der Strömungspfade 144l, 144n und 144p als Kühlmittelpool, der in der Lage ist, das durch den Zirkulationspfad 144 fließende Kühlmittel vorübergehend zu speichern. Die Strömungspfade 144a bis 144q stehen in Fluidkommunikation miteinander und bilden den geschlossenen Zirkulationspfad 144.
Die Wärmeabstrahlungsrippe 146 ist auf einer Außenfläche des Hauptkörpers 102 angebracht. Wie oben beschrieben, ist die Wärmeabstrahlungsrippe 146 mit dem Loch ausgebildet, durch das der Strömungspfad 144i definiert ist.
Der Lüfter 148 ist benachbart zu der Wärmeabstrahlungsrippe 146 angeordnet. Der Lüfter 148 weist einen Rotor (nicht gezeigt) mit einer Vielzahl von Schaufeln und einen Lüftermotor 150 (7) auf, der den Rotor dreht. Der Lüfter 148 ist dafür eingerichtet, um einen Luftstrom in der Wärmestrahlungsrippe 146 zu erzeugen.
Ein Drehgeber 152 (7) ist am Lüfter 148 angebracht. Der Drehgeber 152 erfasst eine Drehzahl des Rotors des Lüfters 148 und überträgt Daten der Drehzahl an die Steuerung 156.
Der Temperaturerfassungsteil 154 weist z. B. ein Thermoelement oder einen Platin-Widerstandstemperaturdetektor auf und ist am Hauptkörper 102 befestigt. Der Temperaturerfassungsteil 154 erfasst eine Temperatur eines Abschnitts, in dem der Temperaturerfassungsteil 154 angeordnet ist, und überträgt Temperaturdaten an die Steuerung 156.
Die Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 enthält einen Rotor (nicht gezeigt), der im Strömungspfad 144a angeordnet ist, und einen Motor 158 (7), der den Rotor dreht. Der Motor 158 ist z. B. ein Servomotor und dreht den Rotor in Übereinstimmung mit einem Befehl von der Steuerung 156. Somit erzeugt die Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 Druckschwankungen im Fluid, das im Zirkulationspfad 144 eingeschlossen ist, um das Fluid im Zirkulationspfad 144 zu zirkulieren.
An der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 ist ein Drehgeber 160 (7) befestigt. Der Drehgeber 160 erfasst eine Drehzahl des Rotors der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 und überträgt Drehzahldaten an die Steuerung 156.
Die Steuerung 156 weist z. B. eine CPU und einen Speicher (nicht gezeigt) auf und steuert den Lüftermotor 150 und den Motor 158 der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38. Die Steuerung 156 kann am Hauptkörper 102 angebracht sein.
In dieser Ausführungsform steuert die Steuerung 156 die Drehzahl des Lüfters 148 auf der Grundlage der Temperatur, die durch den Temperaturerfassungsteil 154 erfasst wird. Dieser Vorgang wird später beschrieben.
Als Nächstes wird ein Laserbearbeitungssystem 170 gemäß einer Ausführungsform unter Bezugnahme auf 8 beschrieben. Das Laserbearbeitungssystem 170 umfasst einen Laseroszillator 172 und eine Lichtwellenleiterverbindungseinheit 180.
Der Laseroszillator 172 umfasst den Resonatorteil 12, den Strahlkombinierer 14, den ersten Lichtwellenleiter 16 und die Temperatureinstellvorrichtung 20 ähnlich dem oben erwähnten Laseroszillator 10. Eine Kühlmittelversorgungsleitung 174 ist mit dem Laseroszillator 172 verbunden.
Die Kühlmittelzufuhrleitung 174 ist außerdem mit einer Kühlmittelzufuhrvorrichtung 176 verbunden, die außerhalb des Laseroszillators 172 installiert ist. Die Kühlmittelzufuhrvorrichtung 176 führt Kühlmittel zu einem (nicht dargestellten) Kühlmittelströmungspfad, der im Laseroszillator 172 ausgebildet ist, über die Kühlmittelversorgungsleitung 174 zu, um so den Laseroszillator 172 zu kühlen.
Als Nächstes wird die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 180 unter Bezugnahme auf die 7 und 9 beschrieben. Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 180 leitet den Laserstrahl, der durch den ersten Lichtwellenleiter 16 des Laseroszillators 172 propagiert, zum zweiten Lichtwellenleiter 18 weiter.
Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 180 unterscheidet sich von der oben erwähnten Lichtwellenleiterverbindungseinheit 60 in dem Merkmal, wonach die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 180 ferner den Lüfter 148, den Temperaturerfassungsteil 154 und die Steuerung 156 umfasst.
Bei dieser Ausführungsform ist der Lüfter 148 angrenzend an die Wärmeabstrahlungsrippe 67 angeordnet. Der Lüfter 148 ist so angeordnet, dass er einen Luftstrom in der Wärmeabstrahlungsrippe 67 erzeugt. Der Temperaturerfassungsteil 154 ist am Hauptkörper 62 angebracht.
Die Steuerung 156 steuert die Drehzahl des Lüfters 148 auf der Grundlage der durch den Temperaturerfassungsteil 154 erfassten Temperatur. Die Steuerung 156 kann am Hauptkörper 62 angebracht sein.
Als Nächstes werden Operationen der Lichtwellenleiterverbindungseinheiten 100 und 180 unter Bezugnahme auf die 7 und 10 beschrieben. Der Ablauf, der in 10 gezeigt ist, wird gestartet, wenn die Steuerung 156 einen Operationsbefehl von z. B. einem Benutzer, einer Host-Steuerung oder einem Laserbearbeitungsprogramm empfängt.
Im Schritt S1 startet die Steuerung 156 den Betrieb der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38. Insbesondere überträgt die Steuerung 156 einen Rotationsbefehl an den Motor 158, um den Rotor der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 mit einer vorbestimmten Drehzahl P₀ zu drehen. Dadurch strömt das in den Zirkulationspfaden 144 und 64 eingeschlossene Fluid in die Zirkulationspfade 144 und 64, um dort zirkulieren zu können.
In Schritt S2 erfasst die Steuerung 156 eine Drehzahl P der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38. Insbesondere überträgt die Steuerung 156 einen Befehl an den Drehgeber 160, um so die Drehzahl P des Rotors der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 zu erfassen Die Steuerung 156 erfasst Daten von der erfassten Drehzahl P vom Drehgeber 160.
Bei Schritt S3 bestimmt die Steuerung 156, ob die Drehzahl P, die im Schritt S2 erfasst wurde, kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellenwert P₁ der Drehzahl (d. h. P < P1).
Der Schwellenwert P₁ ist eine untere Grenze (0 < P₁ < P₀) der Drehzahl P, für die abgeschätzt werden kann, dass die Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 normal arbeitet. Der Schwellenwert P₁ wird durch einen Benutzer vorgegeben und im Speicher der Steuerung 156 gespeichert. Als ein Beispiel wird der Schwellenwert P₁ auf 50% der Drehzahl P₀ gesetzt, die zum Motor 158 in Schritt S1 übertragen wird.
Die Steuerung 156 schreitet zum Schritt S4 fort, wenn bestimmt wird, dass P < P₁ erfüllt ist (d. h., dass ”JA” bestimmt wird). Anderenfalls fährt die Steuerung 156 mit dem Schritt S5 fort, wenn festgestellt wird, dass P ≥ P₁ erfüllt ist (d. h. die Bestimmung von ”NEIN”).
Im Schritt S4 erzeugt die Steuerung 156 ein Alarmsignal. Beispielsweise erzeugt die Steuereinheit 156 ein Alarmsignal in Form eines Bildes oder eines Tons, das ”Auftreten einer Anomalie im Betrieb der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung” darstellt. Dann überträgt die Steuerung 156 das erzeugte Alarmsignal zu einer Anzeige oder einem Lautsprecher (nicht gezeigt), um den Benutzer über den Alarm über die Anzeige oder den Lautsprecher zu informieren.
Somit überwacht bei dieser Ausführungsform die Steuerung 156 die Drehzahl P der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 in den Schritten S2 und S3 und gibt einen Alarm an den Benutzer im Schritt S4 aus, wenn eine Anomalie bei der Drehzahl auftritt (es wird ”JA” bei Schritt S3 bestimmt). Dementsprechend fungiert die Steuerung 156 als eine Zirkulationsvorrichtungsüberwachung 190 (7), die den Betrieb der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 überwacht.
Im Schritt S5 erfasst die Steuerung 156 eine Temperatur T der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 100, 180. Insbesondere sendet die Steuerung 156 einen Befehl an den Temperaturerfassungsteil 154, um die Temperatur T der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 100, 180 zu erfassen, Die Steuerung 156 erfasst Daten der Temperatur T vorn Temperaturerfassungsteil 154.
Im Schritt S6 bestimmt die Steuerung 156, ob die im Schritt S5 erfasste Temperatur T niedriger ist als ein vorbestimmter Schwellenwert T₁ der Temperatur (d. h. T < T₁). Der Schwellenwert T₁ ist eine untere Grenze der Temperatur der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 100, 180, bei der es nicht notwendig ist, den Lüfter 148 zu betreiben. Der Schwellenwert T₁ wird durch einen Benutzer vorgegeben und in der Datenspeicherung der Steuerung 156 gespeichert.
Die Steuerung 156 fährt mit Schritt S7 fort, wenn bestimmt wird, dass T < T₁ erfüllt ist (d. h. Bestimmung von ”JA”). Andererseits geht die Steuerung 156 zum Schritt S8 über, wenn festgestellt wird, dass T ≥ T₁ erfüllt ist (d. h. Bestimmung von ”NEIN”).
In Schritt S7 steuert die Steuerung 156 die Drehzahl R des Ventilators 148 auf null. Genau gesagt, sendet die Steuerung 156 einen Befehl an den Lüftermotor 150, um die Drehung des Lüftermotors 150 zu stoppen.
Bei Schritt S8 führt die Steuerung 156 ein Betriebsschema des Lüfters 148 aus. Schritt S8 wird unter Bezugnahme auf 11 beschrieben.
Nachdem der Schritt S8 gestartet ist, bestimmt die Steuerung 156 bei Schritt S21, ob die Temperatur T, die bei dem zuletzt ausgeführten Schritt S5 erfasst wurde, gleich oder größer als der Schwellenwert T₁ und kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellenwert T₂ der Temperatur (d. h. T₁ ≤ T < T₂). Der Schwellenwert T₂ wird von einem Benutzer so vorgegeben, dass er größer als der Schwellenwert T₁ ist, und wird in der Datenspeicherung der Steuerung 156 gespeichert.
Die Steuerung 156 schreitet zum Schritt S22 fort, wenn bestimmt wird, dass T₁ ≤ T < T₂ erfüllt ist (d. h. Bestimmung von ”JA”). Anderenfalls schreitet die Steuerung 156 zum Schritt S23 weiter, wenn festgestellt wird, dass T₂ ≤ T erfüllt ist (d. h. Bestimmung von ”NEIN”).
Im Schritt S22 treibt die Steuerung 156 den Lüfter 148 mit einer ersten Drehzahl R₁. Insbesondere erzeugt die Steuereinheit 156 einen ersten Rotationsbefehl, der der ersten Drehzahl R₁ entspricht, und überträgt ihn an den Lüftermotor 150. Gemäß dem ersten Rotationsbefehl treibt der Lüftermotor 150 den Rotor des Lüfters 148 an, so dass er sich mit der ersten Drehzahl R₁ dreht.
Bei Schritt S23 bestimmt die Steuerung 156, ob die Temperatur T, die bei dem kurz zuvor ausgeführten Schritt S5 erfasst wurde, gleich oder größer als der Schwellenwert T₂ und kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellenwert T₃ der Temperatur (d. h. T₂ ≤ T < T₃). Der Schwellenwert T₃ wird durch einen Benutzer so vorgegeben, dass er größer als der Schwellenwert T₂ ist, und wird in der Datenspeicherung der Steuerung 156 gespeichert.
Die Steuerung 156 schreitet zum Schritt S24 fort, wenn bestimmt wird, dass T₂ ≤ T < T₃ erfüllt ist (d. h. Bestimmung von ”JA”). Anderenfalls schreitet die Steuerung 156 zu Schritt S25 fort, wenn festgestellt wird, dass T₃ ≤ T erfüllt ist (d. h. Bestimmung von ”NEIN”).
Im Schritt S24 treibt die Steuerung 156 den Lüfter 148 mit einer zweiten Drehzahl R₂ (> R₁). Insbesondere erzeugt die Steuerung 156 einen zweiten Rotationsbefehl, der der zweiten Drehzahl R₂ entspricht, und überträgt ihn an den Lüftermotor 150. Gemäß dem zweiten Rotationsbefehl treibt der Lüftermotor 150 den Rotor des Lüfters 148 an, so dass er sich mit der zweiten Drehzahl R₂ dreht.
Im Schritt S25 treibt die Steuerung 156 den Lüfter 148 mit einer dritten Drehzahl R₃ (> R2). Insbesondere erzeugt die Steuerung 156 einen dritten Rotationsbefehl, der der dritten Drehzahl R₃ entspricht, und überträgt ihn an den Lüftermotor 150.
Entsprechend dem dritten Rotationsbefehl treibt der Lüftermotor 150 den Rotor des Lüfters 148 so an, dass er sich mit der dritten Drehzahl R₃ dreht. Als ein Beispiel wird die dritte Drehzahl R₃ auf eine maximal zulässige Drehzahl des Lüfters 148 eingestellt.
Bei dieser Ausführungsform betreibt daher die Steuerung 156 bei den Schritten S21 bis S25 den Lüfter 148 mit einer Drehgeschwindigkeit abhängig von der Temperatur T, die vom Temperaturerfassungsteil 154 erfasst wird. Folglich fungiert die Steuerung 156 als Lüftersteuerung 192 (7), die den Lüfter 148 auf der Basis der vom Temperaturerfassungsteil 154 erfassten Temperatur T steuert.
Im Schritt S26 erfasst die Steuerung 156 eine Drehzahl R des Lüfters 148. Genauer gesagt, überträgt die Steuerung 156 einen Befehl an den Drehgeber 152, um die Drehzahl R des Rotors des Lüfters 148 zu erfassen, und erfasst so Daten zur Drehzahl R vom Drehgeber 152.
In Schritt S27 bestimmt die Steuerung 156, ob die Drehzahl R, die bei Schritt S26 erlangt wird, kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert R₄ der Drehzahl (d. h. R < R₄) ist.
Der Schwellenwert R₄ ist eine untere Grenze der Drehzahl R, für die abgeschätzt werden kann, dass der Lüfter 148 normal arbeitet. Der Schwellenwert R₄ wird durch einen Benutzer vorgegeben und in der Datenspeicherung der Steuerung 156 gespeichert. Als ein Beispiel wird der Schwellenwert R₄ auf 50% des von der Steuerung 156 an den Lüftermotor 150 in Schritt S22, S24 oder S25 übertragenen Rotationsbefehls R₁, R₂ oder R₃ gesetzt.
Die Steuerung 156 setzt beim Schritt S28 fort, wenn bestimmt wird, dass R < R₄ erfüllt ist (d. h. Bestimmung von ”JA”). Anderenfalls geht die Steuerung 156 zu Schritt S9 in 10, wenn bestimmt wird, dass R ≥ R₄; erfüllt ist (d. h. Bestimmung von ”NEIN”).
Im Schritt S28 erzeugt die Steuerung 156 ein Alarmsignal. Beispielsweise erzeugt die Steuerung 156 ein Alarmsignal in Form eines Bildes oder eines Tons, der ”Auftreten einer Anomalie im Betrieb des Lüfters” anzeigt. Dann überträgt die Steuerung 156 das erzeugte Alarmsignal zu einer Anzeige oder zu einem Lautsprecher (nicht gezeigt), um einen Benutzer über den Alarm über die Anzeige oder den Lautsprecher zu informieren.
Somit überwacht bei dieser Ausführungsform die Steuerung 156 die Drehzahl R des Lüfters 148 in den Schritten S26 und S27 und gibt den Alarm an einen Benutzer im Schritt S28 aus, wenn eine Anomalie bei der Drehzahl auftritt (es wird ”JA” bei Schritt S27 bestimmt). Daher fungiert die Steuerung 156 als ein Lüftermonitor 194 (7), der den Betrieb des Lüfters 148 überwacht.
Mit erneuter Bezugnahme auf 10 bestimmt die Steuerung 156 in Schritt S9, ob sie einen Betriebsstoppbefehl von z. B. einem Benutzer, einer Host-Steuerung oder einem Laserbearbeitungsprogramm empfangen hat.
Die Steuerung 156 fährt mit Schritt S10 fort, bei dem sie bestimmt, dass sie den Betriebsstoppbefehl empfangen hat (d. h. Bestimmung von ”JA”). Anderenfalls kehrt die Steuerung 156 zum Schritt S2 zurück, wenn sie bestimmt, dass sie den Betriebsstoppbefehl nicht empfangen hat (d. h. Bestimmung von ”NEIN”).
Im Schritt S10 steuert die Steuerung 156 die Drehzahl R auf null, ähnlich zum oben erwähnten Schritt S7.
Im Schritt S11 stoppt die Steuerung 156 die Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38. Insbesondere sendet die Steuerung 156 einen Befehl an den Motor 158 der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38, um den Motor 158 anzuhalten. Dann beendet die Steuerung 156 den in 10 dargestellten Fluss.
Wie oben beschrieben, ist in den Lichtwellenleiterverbindungseinheiten 100 und 180 jeder der Zirkulationspfade 144 und 64 als ein geschlossener Strömungspfad konfiguriert und daher kann das Kühlmittel in den Lichtwellenleiterverbindungseinheiten 100 und 180 durch Betreiben der Zirkulationsvorrichtung 38 zirkulieren.
Gemäß dieser Konfiguration ist es nicht notwendig, das Kühlmittel von einem externen Gerät (Kühlmittelzufuhrvorrichtung) den Zirkulationspfaden 144 und 64 zuzuführen. Dementsprechend ist es nicht notwendig, ein Verbindungsstück in den Zirkulationspfaden 144 und 64 vorzusehen, das ein Kühlmittelzuführungsrohr anbindet.
Daher kann die Möglichkeit, dass das Kühlmittel aufgrund eines Vorgangs des Entfernens der Kühlmittelzufuhrleitung vom Verbindungsstück oder aufgrund eines Befestigungsdefekts zwischen dem Verbindungsstück und dem Kühlmittelzufuhrrohr austritt, eliminiert werden.
Ferner wird in den Lichtwellenleiterverbindungseinheiten 100 und 180 die Wärme vom Kühlmittel, das durch die Zirkulationspfade 144 und 64 zirkuliert, durch den Lüfter 148 und die Wärmeabstrahlungsrippen 146, 67 und 69 in einer sogenannten luftgekühlten Weise abgeführt. Da gemäß dieser Konfiguration die Temperatur der Komponenten der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 100, 180 nicht unter den Taupunkt fällt, ist es möglich, eine Taukondensation in den Komponenten der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 100, 180 zu verhindern.
Ferner erfasst die Steuerung 156 in den Lichtwellenleiterverbindungseinheiten 100 und 180 die Temperatur T der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 100, 180 und betreibt den Lüfter 148 mit einer Drehzahl abhängig von der Temperatur T (Schritte S21 bis S25). Gemäß dieser Konfiguration kann die Betriebseffizienz des Lüfters 148 optimiert werden und daher ist es möglich, den Energieverbrauch zu reduzieren.
Ferner überwacht die Steuerung 156 bei den Lichtwellenleiterverbindungseinheiten 100 und 180 den Betrieb des Lüfters 148 und, wenn die Steuerung 156 feststellt, dass eine Anomalie im Betrieb des Lüfters 148 auftritt (sie bestimmt ”JA” im Schritt S27), warnt die Steuerung 156 den Benutzer (Schritt S28).
Gemäß dieser Konfiguration kann der Benutzer automatisch und intuitiv den Ausfall erkennen, wenn Fremdstoffe, wie beispielsweise Stäube, sich am Rotor des Ventilators 148 anlegen, um so einen Ausfall zu bewirken, indem die Drehung des Rotors gestört wird. Folglich kann der Benutzer schnell eine Gegenmaßnahme durchführen, z. B. den Austausch oder die Reparatur des Lüfters 148.
Ferner überwacht die Steuereinheit 156 in den Lichtwellenleiterverbindungseinheiten 100 und 180 den Betrieb der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 und die Steuerung 156 warnt, wenn die Steuerung 156 erkennt, dass eine Anomalie im Betrieb der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 auftritt (sie bestimmt ”JA” im Schritt S3), den Benutzer (Schritt S4).
Gemäß dieser Konfiguration kann der Benutzer automatisch und intuitiv den Ausfall erkennen, wenn sich Fremdstoffe am Rotor der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 anlegen, so dass sie einen Ausfall bewirken, indem die Rotation des Rotors gestört wird. Folglich kann der Benutzer schnell eine Gegenmaßnahme ergreifen, z. B. einen Austausch oder eine Reparatur der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38.
Ferner sind in der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 100 Kühlmittelsammelbecken in den Komponenten (d. h. in den Kühlmittelummantelungen 120, 126 und 130) der Verschlusseinheiten 104, 106 und 108 vorgesehen. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, die in den Spiegeln 116, 122 und 128 erzeugte Wärme aufgrund des in die Spiegel 116, 122 und 128 eintretenden Laserstrahls A effektiv zu abzuführen.
Ferner ist in der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 100 der Strömungspfad 144h des Zirkulationspfades 144 so ausgebildet, dass er in der Nähe jeder der Kondensorlinsen 110, 112 und 114 vorbeigeht. Gemäß dieser Konfiguration ist es möglich, die in den Kondensorlinsen 110, 112 und 114 aufgrund des in die Kondensorlinsen 110, 112 und 114 eintretenden Laserstrahls erzeugte Wärme effektiv abzuführen.
Als Nächstes wird ein Laserbearbeitungssystem 200 gemäß einer anderen Ausführungsform unter Bezugnahme auf die 12 und 13 beschrieben. Das Laserbearbeitungssystem 200 ist ein Bearbeitungssystem für ein Direkt-Diodenlaser (DDL)-Bearbeitungssystem und umfasst den Laseroszillator 172, die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 180 und eine Laseroszillatorsteuerung 202.
Die Laseroszillatorsteuerung 202 steuert einen Laserstrahlerzeugungsbetrieb des Laseroszillators 172. Insbesondere sendet die Laseroszillator-Steuerung 202 dem Laseroszillator 172 einen Befehl, der sich auf die Laserleistung des Laserstrahls bezieht, der vom Laseroszillator 172 emittiert werden soll, wie beispielsweise einen Laserausgabebefehl, einen Frequenzbefehl oder einen Betriebsbefehl.
Die Laseroszillatorsteuerung 202 ist kommunizierend mit der Steuerung 156 der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 180 verbunden. Die Steuerung 156 und die Laseroszillatorsteuerung 202 führen einen Laserbearbeitungsprozess auf einem Werkstück (nicht gezeigt) durch und kommunizieren miteinander.
Als Nächstes wird der Betrieb des Laserbearbeitungssystems 200 unter Bezugnahme auf die 13 bis 15 beschrieben. Der Ablauf, der in 14 gezeigt ist, wird gestartet, wenn die Laseroszillatorsteuerung 202 einen Laserbearbeitungsbefehl von z. B. einem Benutzer, einer Host-Steuerung oder einem Laserbearbeitungsprogramm empfängt.
In Schritt S31 überträgt die Steuerung 156 einen Rotationsbefehl an den Motor 158 der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38, um die Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 mit der Drehzahl P₀ zu drehen, ähnlich zum oben erwähnten Schritt S1. Dadurch strömt das im Zirkulationspfad 64 (9) der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 180 eingeschlossene Fluid durch den Zirkulationspfad 64, um dort zu zirkulieren.
Im Schritt S32 erzeugt die Laseroszillatorsteuerung 202 einen Laserstrahl. Insbesondere übermittelt die Laseroszillatorsteuerung 202 dem Laseroszillator 172 einen Befehl (Laseroszillationsbefehl), der sich auf die Laserleistung eines Laserstrahls bezieht, der vom Laseroszillator 172 auszusenden ist, gemäß dem Laserbearbeitungsbefehl.
Genauer gesagt, überträgt die Laseroszillatorsteuerung 202 einen Laserausgangsbefehl für eine kontinuierliche Oszillation (CW), einen Frequenzbefehl oder einen Betriebsbefehl für eine Impulsschwingung (PW) an den Laseroszillator 172. Entsprechend dem Befehl, der von der Laseroszillatorsteuerung 202 empfangen wird, erzeugt der Laseroszillator 172 einen Laserstrahl und gibt ihn über den ersten Lichtwellenleiter 16 an die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 180 aus.
Die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 180 leitet den vom Laseroszillator 172 ausgegebenen Laserstrahl zum zweiten Lichtwellenleiter 18 weiter. Dann wird der Laserstrahl durch den zweiten Lichtwellenleiter 18 zu einem (nicht gezeigten) Laserbearbeitungskopf weitergeleitet und vom Laserbearbeitungskopf auf ein Werkstück W abgestrahlt. Somit wird das Werkstück durch den Laserstrahl entsprechend dem Laserbearbeitungsbefehl bearbeitet.
Bei Schritt S33 erhält die Steuerung 156 von der Laseroszillatorsteuerung 202 den Befehl, der von der Laseroszillatorsteuerung 202 an den Laseroszillator 172 bei Schritt S32 übertragen wird. Insbesondere erhält die Steuerung 156 den Laserausgangsbefehl, den Frequenzbefehl oder den Betriebsbefehl, der von der Laseroszillatorsteuerung 202 an den Laseroszillator 172 übertragen worden ist.
Im Schritt S34 erfasst die Steuerung 156 die Laserleistung W des Laserstrahls, der vom Laseroszillator 172 emittiert wird, auf der Grundlage des in Schritt S33 erfassten Befehls.
Wenn beispielsweise der Laserausgangsbefehl (z. B. 5 kW) einer kontinuierlichen Oszillation (CW) im Schritt S32 übertragen worden ist, stimmt die Laserleistung des vom Laseroszillator 172 emittierten Laserstrahls im Wesentlichen mit dem Laserausgangsbefehl überein.
Daher speichert die Steuerung 156 im Speicher den Laserausgangsbefehl (z. B. 5 kW), der im Schritt S33 als Laserleistung W des vom Laseroszillator 172 emittierten Laserstrahls erhalten wird.
Als weiteres Beispiel berechnet die Steuerung 156, wenn die Steuerung 156 den Frequenzbefehl oder den Betriebsbefehl in Schritt S33 erhalten hat, einen Durchschnitt der Laserleistung aus dem Frequenzbefehl oder dem Betriebsbefehl. Die Steuerung 156 speichert den berechneten Mittelwert der Laserleistung W des vom Laseroszillator 172 emittierten Laserstrahls im Speicher der Steuerung 156.
Im Schritt S35 erfasst die Steuerung 156 die Drehzahl P des Rotors der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 durch den Drehgeber 160, ähnlich wie im oben erwähnten Schritt S2.
In Schritt S36 fungiert die Steuerung 156 als ein Zirkulationsvorrichtungsmonitor 190 (13) und bestimmt, ob P < P₁ genauso wie im oben erwähnten Schritt S3 erfüllt ist. Die Steuerung 156 schreitet zu Schritt S37 fort, wenn bestimmt wird, dass P < P₁ erfüllt ist (d. h. Bestimmung von ”JA”). Anderenfalls schreitet die Steuerung 156 zum Schritt S38 fort, wenn festgestellt wird, dass P ≥ P₁ erfüllt ist (d. h. Bestimmung von ”NEIN”).
Im Schritt S37 erzeugt die Steuerung 156 ein Alarmsignal in Form eines Bildes oder eines Tons, der ”Auftreten einer Anomale im Betrieb der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung” darstellt, ähnlich wie im oben erwähnten Schritt S4. Dann benachrichtigt die Steuerung 156 einen Benutzer über den Alarm über eine Anzeige oder einen Lautsprecher (nicht gezeigt).
Im Schritt S38 führt die Steuerung 156 ein Betriebsschema des Lüfters 148 aus. Schritt S38 wird unter Bezugnahme auf 15 beschrieben.
Nachdem der Schritt S38 gestartet ist, bestimmt die Steuerung 156 bei Schritt S51, ob die Laserleistung W, die bei dem zuletzt ausgeführten Schritt S34 erfasst wurde, kleiner als ein vorbestimmter Schwellenwert W₁ der Laserleistung ist (d. h. W < W₁). Der Schwellenwert W₁ ist eine untere Grenze der Laserleisturig W, für die es nicht notwendig ist, den Lüfter 148 zu betätigen. Der Schwellenwert W₁ wird vom Benutzer vorgegeben und in der Datenspeicherung der Steuerung 156 gespeichert.
Die Steuerung 156 schreitet zu Schritt S52 fort, wenn bestimmt wird, dass W < W₁ erfüllt ist (d. h. Bestimmung von ”JA”). Anderenfalls setzt die Steuerung 156 mit dem Schritt S53 fort, wenn bestimmt wird, dass W ≥ W₁ erfüllt ist (d. h. Bestimmung von ”NEIN”).
In Schritt S52 steuert die Steuerung 156 die Drehzahl R des Lüfters 148 auf null, ähnlich zum oben erwähnten Schritt S7.
Im Schritt S53 bestimmt die Steuereinheit 156, ob die Laserleistung W, die bei dem kurz zuvor ausgeführten Schritt S34 gefunden wurde, gleich oder größer als der Schwellenwert W₁ und kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellenwert W₂ der Laserleistung (d. h. W₁ ≤ W < W₂). Der Schwellenwert W₂ wird vom Benutzer so vorgegeben, dass er größer als der Schwellenwert W₁ ist, und wird in der Datenspeicherung der Steuerung 156 gespeichert.
Die Steuerung 156 schreitet zu Schritt S54 weiter, wenn bestimmt wird, dass W₁ ≤ W < W₂ erfüllt ist (d. h. Bestimmung von ”JA”). Anderenfalls schreitet die Steuerung 156 zum Schritt S55 weiter, wenn festgestellt wird, dass W₂ ≤ W erfüllt ist (d. h. Bestimmung von ”NEIN”).
In Schritt S54 erzeugt die Steuerung 156 ähnlich wie im oben erwähnten Schritt S22 den ersten Rotationsbefehl entsprechend der ersten Drehzahl R₁ und überträgt ihn an den Lüftermotor 150, um den Lüfter 148 anzutreiben, so dass er sich mit der ersten Drehzahl R₁ dreht.
In Schritt S55 bestimmt die Steuerung 156, ob die Laserleistung W, die bei dem kurz zuvor ausgeführten Schritt S34 gefunden wurde, gleich oder größer als der Schwellenwert W₂ und kleiner ist als ein vorbestimmter Schwellenwert W₃ der Laserleistung (d. h. W₂ ≤ W < W₃). Der Schwellenwert W₃ wird vom Benutzer so vorgegeben, dass er größer als der Schwellenwert W₂ ist, und wird in der Datenspeicherung der Steuerung 156 gespeichert.
Die Steuerung 156 fährt mit Schritt S56 fort, wenn bestimmt wird, dass W₂ ≤ W < W₃ erfüllt ist (d. h. Bestimmung von ”JA”). Anderenfalls schreitet die Steuerung 156 zu Schritt S57 weiter, wenn bestimmt wird, dass W₃ ≤ W erfüllt ist (d. h. Bestimmung von ”NEIN”).
In Schritt S56 erzeugt die Steuerung 156 ähnlich wie im oben erwähnten Schritt S24 den zweiten Rotationsbefehl entsprechend der zweiten Drehzahl R₂ und überträgt sie an den Lüftermotor 150, um den Lüfter 148 anzutreiben, so dass er sich mit der zweiten Drehzahl R₂ dreht.
In Schritt S57 erzeugt die Steuerung 156 ähnlich wie im oben erwähnten Schritt S25 den dritten Rotationsbefehl entsprechend der dritten Drehzahl R₃ und überträgt ihn an den Lüftermotor 150, um den Lüfter 148 anzutreiben, so dass er sich mit der dritten Drehzahl R₃ dreht.
Somit erfasst bei dieser Ausführungsform im Schritt S34 die Steuerung 156 die Laserleistung W auf der Basis des Befehls, der von der Laseroszillatorsteuerung 202 an den Laseroszillator 172 übertragen wird. Dann betreibt die Steuerung 156 in Schritt S51 bis S57 den Lüfter 148 mit einer Drehzahl, die von der Laserleistung W abhängt.
Dementsprechend fungiert die Steuerung 156 als eine Lüftersteuerung 204 (13), die den Lüfter 148 auf der Grundlage des von der Laseroszillatorsteuerung 202 an den Laseroszillator 172 übertragenen Befehls steuert.
In Schritt S58 erfasst die Steuerung 156 die Drehzahl R des Lüfters 148 durch den Drehgeber 152 ähnlich wie im oben erwähnten Schritt S26.
In Schritt S59 fungiert die Steuerung 156 als ein Lüftermonitor 194 (13) und bestimmt, ähnlich wie im oben erwähnte Schritt S27, ob R < R₁ erfüllt ist.
Die Steuerung 156 schreitet zu Schritt S60 fort, bei dem bestimmt wird, dass R < R₁ erfüllt ist (d. h. Bestimmung von ”JA”). Anderenfalls geht die Steuerung 156 zu Schritt S39 in 14 weiter, bei dem bestimmt wird, dass R ≥ R₁ erfüllt ist (d. h. Bestimmung von ”NEIN”).
In Schritt S60 erzeugt die Steuerung 156 ähnlich wie im oben erwähnten Schritt S28 das Alarmsignal in Form eines Bildes oder eines Tons, der ”Auftreten einer Anomalie im Betrieb des Lüfters” darstellt. Dann teilt die Steuerung 156 dem Benutzer den Alarm über die Anzeige oder den Lautsprecher mit und schreitet zu Schritt S40 in 14 weiter.
Wieder Bezug nehmend auf 14, bestimmt die Steuerung 156 in Schritt S39, ob sie den Betriebsstoppbefehl erhalten hat, ähnlich wie im oben erwähnten Schritt S9. Die Steuerung 156 fährt mit Schritt S40 fort, wenn festgestellt wird, dass sie den Betriebsstoppbefehl empfangen hat (d. h. Bestimmung von ”JA”). Anderenfalls kehrt die Steuerung 156 zum Schritt S32 zurück, wenn sie feststellt, dass sie den Betriebsstoppbefehl nicht erhalten hat (d. h. Bestimmung von ”NEIN”).
In Schritt S40 steuert die Steuerung 156 die Drehzahl R des Lüfters 148 ähnlich wie im oben erwähnten Schritt S52 auf null.
In Schritt S41 überträgt die Steuerung 156 ähnlich wie im oben erwähnten Schritt S11 den Befehl an den Motor 158 der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38, um den Motor 158 der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung 38 zu stoppen. Dann beendet die Steuerung 156 den Ablauf, der in 14 gezeigt ist.
Bei dieser Ausführungsform betreibt die Steuerung 156 den Lüfter 148 mit einer Drehzahl, die von der Laserleistung W des Laserstrahlausgangs des Laseroszillators 172 abhängt (Schritte S51 bis S57). Gemäß dieser Konfiguration kann die Betriebseffizienz des Lüfters 148 optimiert werden und daher ist es möglich, den Leistungsverbrauch zu reduzieren.
Man beachte, dass bei der oben erwähnten Ausführungsform die Steuerung 156 als ein von der Oszillatorsteuerung 202 getrenntes Element vorgesehen ist. Die Steuerung 156 kann jedoch in die Laseroszillatorsteuerung 202 integriert sein. In diesem Fall arbeitet die Laseroszillatorsteuerung 202 als die Steuerung 156.
Ferner kann eine Öffnung zum Ersetzen oder Ein-Ausgießen des Kühlmittels an den Zirkulationspfaden 36, 54, 64 und 144 ausgebildet sein. In diesem Fall wird die Öffnung durch ein Verschlusselement verschlossen, wenn die Lichtwellenleiterverbindungseinheiten 30, 50, 60, 100 und 180 in Betrieb sind.
Ferner kann ein Indikator zum Überprüfen der Kühlmittelmenge, die in den Zirkulationspfaden 36, 54, 64 und 144 eingeschlossen ist, vorgesehen sein.
Ferner kann anstelle des Drehgebers 152, 160 ein Impedanzdetektionsteil vorgesehen sein, der die Impedanz des Motors 150, 158 erfasst. In dieser Hinsicht tritt, wenn die Drehung des Motors 150, 158 aufgrund einer Fehlfunktion gestört wird, eine Fluktuation der Impedanz des Motors 150, 158 auf. Daher kann die Steuerung 156 eine Fehlfunktion im Motor 150, 158 auf der Basis der Impedanz erkennen, die vom Impedanzdetektionsteil erfasst wird.
Zum Beispiel erfasst bei dem oben erwähnten Schritt S2 die Steuerung 156 eine Impedanz Z des Motors 158 vom Impedanzdetektionsteil. Dann bestimmt die Steuerung 156 bei Schritt S3, ob die erfasste Impedanz Z von einem vorbestimmten Schwellenwert Z₁ der Impedanz verschieden ist (z. B. ob die Differenz |Z – Z₁| gleich wie oder größer als ein Schwellenwert ist).
Alternativ erfasst bei dem oben erwähnten Schritt S26 die Steuerung 156 eine Impedanz Z des Lüftermotors 150 vom Impedanzdetektionsteil. Dann bestimmt die Steuerung 156 bei dem oben erwähnten Schritt S27, ob die erfasste Impedanz Z von einem vorbestimmten Schwellenwert Z₂ der Impedanz verschieden ist (z. B. ob die Differenz |Z – Z₂| gleich wie oder größer als ein Schwellenwert ist). Durch Ausführen eines solchen Schemas kann eine Anomalie im Betrieb des Motors 150, 158 erfasst werden.
Bei den Ausführungsformen, die in den 6 und 9 gezeigt sind, kann der Temperaturerfassungsteil 154 an einem anderen Element als dem Hauptkörper 102, 62 installiert sein. Beispielsweise kann in der Ausführungsform, die in 6 gezeigt ist, der Temperaturerfassungsteil 154 am Verbinderteil 132, 134 oder 136, an einer Komponente der Verschlusseinheit 104, 106 oder 108 (z. B. die Kühlmittelummantelung 120, 126 oder 130) oder an der Wärmeabstrahlungsrippe 146 eingebaut sein.
Ferner kann bei der Ausführungsform, die in 9 gezeigt ist, der Temperaturerfassungsteil 154 am Verbinderteil 40 oder 42 oder an der Wärmeabstrahlungsrippe 67 oder 69 eingebaut sein. Ferner können mehrere Temperaturerfassungsteile eingebaut sein.
Ferner können die Zirkulationspfade 36 und 54, die in den 2 und 3 gezeigt sind, auf die Ausführungsform, die in 6 gezeigt ist, angewendet werden. Ferner können die Merkmale der Ausführungsformen, die in den 2 bis 4, 6 und 8 gezeigt sind, kombinierbar sein.
Beispielsweise kann der Zirkulationspfad 36, der in 1 gezeigt ist, am Hauptkörper 62 der in 4 gezeigten Lichtwellenleiterverbindungseinheit 60 ausgebildet werden. In diesem Fall kann die Lichtwellenleiterverbindungseinheit 60 eine erste Kühlmittelzirkulationsvorrichtung, die das Kühlmittel im Zirkulationspfad 36 umwälzt, und eine zweite Kühlmittelzirkulationsvorrichtung umfassen, die das Kühlmittel im Zirkulationspfad 64 umwälzt. Folglich kann die Lichtwellenleiterverbindungseinheit eine Vielzahl von Zirkulationspfaden und eine Vielzahl von Kühlmittelzirkulationsvorrichtungen aufweisen.
Ferner kann bei der Ausführungsform, die in 5 gezeigt ist, die Steuerung 156 der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 100 kommunikativ mit einer Laseroszillatorsteuerung verbunden sein, die den Laserstrahlerzeugungsbetrieb des Laseroszillators 70 steuert, wobei die Steuerung 156 und die Laseroszillatorsteuerung den in den 14 und 15 dargestellten Ablauf ausführen können.
In diesem Fall erfasst im oben erwähnten Schritt S34 die Steuerung 156 der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 100 die Laserleistung W auf der Grundlage eines Befehls, der von der Laseroszillatorsteuerung an den Laseroszillator 70 übertragen wird. Anschließend betreibt in den Schritten S51 bis S57 die Steuerung 156 der Lichtwellenleiterverbindungseinheit 100 den Lüfter 148 mit einer Drehzahl, die von der Laserleistung W abhängt.
Ferner kann am Zirkulationspfad 36, 54, 64, 144 ein Überdruckventil vorgesehen sein. Das Überdruckventil ist ein Druckregelventil, das sich ansprechend auf den Druck im Zirkulationspfad 36, 54, 64, 144 öffnet und schließt.
Das Überdruckventil kann verhindern, dass die Zirkulationspfade 36, 54, 64 und 144 aufgrund einer anomalen Zunahme des Drucks im Zirkulationspfad 36, 54, 64, 144, der durch das Verdampfen des Kühlmittels verursacht werden kann, wenn die Lichtwellenleiterverbindungseinheit für eine lange Zeit gestoppt ist, beschädigt werden.
Ferner kann jeder der Strömungspfade 64a, 64e, 144b, 144d, 144f, 144i, 144k, 144m, 144o und 144q durch ein Rohr definiert sein, das vom Hauptkörper oder vom Verbinderteil getrennt ist.
Ferner kann die Wärmeabstrahlungsrippe 67, 69, 146 an einer beliebigen Position installiert sein, solange sie eine Komponente der Lichtwellenleiterverbindungseinheit kühlen kann.
Obwohl die Erfindung oben durch verschiedene Ausführungsformen beschrieben worden ist, beschränken die Ausführungsformen die Erfindungen gemäß den Ansprüchen nicht. Ferner kann eine Konfiguration, die durch Kombinieren der in den Ausführungsformen der Erfindung beschriebenen Merkmale erhalten wird, in den technischen Umfang der Erfindung einbezogen werden. Jedoch sind alle Kombinationen dieser Merkmale nicht notwendigerweise für die Lösung der Erfindung wesentlich. Ferner ist es für einen Fachmann auf diesem Gebiet der Technik offensichtlich, dass verschiedene Modifikationen oder Verbesserungen auf die Ausführungsformen angewendet werden können.
In Bezug auf die Reihenfolge der Operationen, wie Aktionen, Abfolgen, Schritte, Prozesse und Stufen, in den Vorrichtungen, Systemen, Programmen und Verfahren, die in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen angegeben sind, ist anzumerken, dass die Begriffe ”bevor”, ”vor” usw. nicht explizit beschrieben werden und dass eine beliebige Reihenfolge verwirklicht werden kann, solange nicht die Ausgabe einer vorherigen Operation in der nachfolgenden Operation verwendet wird. Bezüglich der Behandlung in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen ist, selbst wenn die Reihenfolge der Operationen unter Verwendung der Begriffe ”zuerst”, ”nächstes”, ”nachfolgend”, ”dann” usw. beschrieben ist, die Beibehaltung dieser Reihenfolge für das Funktionieren der Erfindungen nicht notwendigerweise essentiell.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

JP 2009-103838 [0002]
JP 2000-263270 [0002]

Claims

Lichtwellenleiterverbindungseinheit (30), die einen Laserstrahl empfängt und den Laserstrahl zu einem Lichtwellenleiter (18) weiterleitet, umfassend: einen geschlossenen Zirkulationspfad (36), durch den ein Kühlmittel zum Abführen von Wärme, die in der Lichtwellenleiterverbindungseinheit aufgrund des Laserstrahls, der sich durch die Lichtwellenleiterverbindungseinheit ausbreitet, erzeugt wird, zirkuliert; und eine Kühlmittelzirkulationsvorrichtung (38), die das Kühlmittel so umwälzt, dass es im Zirkulationspfad zirkuliert.
Lichtwellenleiterverbindungseinheit (30, 50) nach Anspruch 1, des Weiteren umfassend einen Hauptkörper (32, 52), der ein optisches Element (34) hält, das den Laserstrahl konzentriert, wobei der Zirkulationspfad (36, 54) durch ein am Hauptkörper ausgebildetes Loch oder ein am Hauptkörper angebrachtes Rohr definiert ist.
Lichtwellenleiterverbindungseinheit (60) nach Anspruch 1 oder 2, des Weiteren umfassend eine Wärmeabstrahlungsrippe (67), die so angeordnet ist, dass sie an den Zirkulationspfad (64) angrenzt.
Lichtwellenleiterverbindungseinheit (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 3, des Weiteren umfassend einen Lüfter (148), welcher einen Luftstrom erzeugt, der Wärme von der Lichtwellenleiterverbindungseinheit abführt.
Lichtwellenleiterverbindungseinheit nach Anspruch 4, des Weiteren umfassend: einen Temperaturerfassungsteil (154), der eine Temperatur der Lichtwellenleiterverbindungseinheit erfasst; und eine Lüftersteuerung (192), die den Lüfter auf der Grundlage der Temperatur, die von dem Temperaturerfassungsteil erfasst wird, steuert.
Lichtwellenleiterverbindungseinheit (200) nach Anspruch 4, des Weiteren umfassend eine Lüftersteuerung (204), die den Lüfter (148) auf der Grundlage eines Laseroszillationsbefehls steuert, der von einer Laseroszillatorsteuerung (202) zu einem Laseroszillator (172) übertragen wird.
Lichtwellenleiterverbindungseinheit (100) nach einem der Ansprüche 4 bis 6, des Weiteren umfassend einen Lüftermonitor (194), der den Betrieb des Lüfters (148) überwacht.
Lichtwellenleiterverbindungseinheit (100) nach einem der Ansprüche 1 bis 7, des Weiteren umfassend einen Zirkulationsvorrichtungsmonitor (190), der den Betrieb der Kühlmittelzirkulationsvorrichtung überwacht.