JP2015112639A - Deposit removal device, discharge device, and deposit removal method for discharge device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、ガスレーザ発振器や放電装置等の電極や内壁に付着する付着物を除去する付着物除去装置、これを備えた放電装置、および上記付着物の除去方法に関するものである。 The present invention relates to a deposit removing device that removes deposits adhering to electrodes and inner walls of a gas laser oscillator, a discharge device, and the like, a discharge device including the same, and a method for removing the deposit.
従来の付着物を除去するための装置では、電極を回転させ、アーク放電により付着した皮膜を除去するとともに、その放電電圧のＦＦＴ波形から、除去の終了を判断している（例えば特許文献１）。
また他の除去方法は、反応性ガスを導入し、放電プラズマで除去するときに、バイアス電圧をかけエッチング除去している（例えば特許文献２）。
In a conventional apparatus for removing deposits, an electrode is rotated to remove a film deposited by arc discharge, and the end of removal is determined from the FFT waveform of the discharge voltage (for example, Patent Document 1). .
In another removal method, when a reactive gas is introduced and removed by discharge plasma, a bias voltage is applied to remove the gas (for example, Patent Document 2).
このような付着物の除去装置では、放電プラズマにより付着物とともに付着物以外の構造物の表面が除去されダメージを受ける。その結果、表面の物性が変化し、また、装置内の寸法が変化して、放電装置等の放電条件が最適値では無くなるという問題点、あるいは、絶縁の厚さが不足して装置が故障するという問題点があった。
また、本来の目的である放電以外の放電のために、除去用ガス、その配管類、その排気処理等が必要であるという問題点もあった。
さらに、除去するプラズマを発生するために、高価な放電用の電源装置を増設しなければならないという問題点もあった。
In such a deposit removing apparatus, the surface of the structure other than the deposit is removed together with the deposit by the discharge plasma and is damaged. As a result, the physical properties of the surface change, the dimensions in the device change, and the discharge conditions of the discharge device etc. are not optimal, or the device fails due to insufficient insulation thickness. There was a problem.
Further, there has been a problem that a removal gas, its piping, its exhaust treatment, etc. are necessary for a discharge other than the original purpose.
Furthermore, in order to generate the plasma to be removed, there is a problem that an expensive power supply for discharge must be added.
この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、構造物にダメージを与えること無く、多くの、また、高価な増設を必要としないで付着物を除去することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and removes deposits without damaging the structure and without requiring many and expensive additions. It is aimed.
この発明に係る付着物除去装置は、
放電装置の電極の付着物を検出する付着物検出器、
この付着物検出器で検出された前記付着物を取り除く付着物除去具であって、放電ガスを循環させるブロアと、前記放電ガスの循環によって発生する風圧を受けるフィンと、前記付着物が付着した面に対して移動するスライダと、前記付着物を掻き取るスクレーパを有する付着物除去具、
前記付着物検出器で検出された付着物の量から前記付着物除去具の起動を判断する除去判断ユニット、
を備えたものである。
The deposit removing device according to the present invention is:
A deposit detector that detects deposits on the electrodes of the discharge device;
A deposit removing tool for removing the deposit detected by the deposit detector, wherein a blower that circulates a discharge gas, a fin that receives a wind pressure generated by the circulation of the discharge gas, and the deposit are attached. A deposit removal tool having a slider that moves relative to the surface, and a scraper that scrapes off the deposit;
A removal determination unit that determines the activation of the deposit removal tool from the amount of deposit detected by the deposit detector;
It is equipped with.
また、この発明に係る放電装置は、
放電装置の電極の付着物を検出する付着物検出器、
この付着物検出器で検出された前記付着物を取り除く付着物除去具であって、放電ガスを循環させるブロアと、前記放電ガスの循環によって発生する風圧を受けるフィンと、前記付着物が付着した面に対して移動するスライダと、前記付着物を掻き取るスクレーパを有する付着物除去具、
前記付着物検出器で検出された付着物の量から前記付着物除去具の起動を判断する除去判断ユニット、を有する付着物除去装置を内部に備えたものである。
The discharge device according to the present invention is
A deposit detector that detects deposits on the electrodes of the discharge device;
A deposit removing tool for removing the deposit detected by the deposit detector, wherein a blower that circulates a discharge gas, a fin that receives a wind pressure generated by the circulation of the discharge gas, and the deposit are attached. A deposit removal tool having a slider that moves relative to the surface, and a scraper that scrapes off the deposit;
A deposit removing device having a removal judgment unit for judging activation of the deposit removing tool from the amount of deposit detected by the deposit detector.
さらに、この発明にかかる放電装置の付着物除去方法は、
放電装置の電極の付着物が除去されたか否かを判断する工程、
通常とは逆方向に放電ガスを循環させる工程、
通常の方向に放電ガスを循環させる工程、
放電ガスを排気する工程、
放電ガスの循環を停止させる工程、
を順に行うものである。
Furthermore, the deposit removal method of the discharge device according to the present invention is:
Determining whether or not the deposits on the electrodes of the discharge device have been removed;
A process of circulating the discharge gas in the reverse direction of normal,
Circulating the discharge gas in the normal direction,
Exhausting the discharge gas,
A step of stopping the circulation of the discharge gas,
Are performed in order.
この発明による付着物除去装置は、フィンが受ける放電装置のガス流の風圧を動力として、スライダが付着面と平行に移動するので、スクレーパで付着物を掻き取ることができる。そして、電源、ＦＦＴ装置、ガス配管系などを必要とすることなく、安価に付着物を除去できる。また、この発明による付着物除去装置は、付着物の量を検出するとともに、付着物の量により付着物除去を行うか否かを判断するため、適切な時期に適切な量で、付着物の除去ができるといった従来にない顕著な効果を奏するものである。 In the deposit removing device according to the present invention, the slider moves in parallel with the deposit surface by using the wind pressure of the gas flow of the discharge device received by the fins as power, so that the deposit can be scraped off by the scraper. Further, the deposits can be removed at low cost without requiring a power source, FFT device, gas piping system, or the like. In addition, the deposit removing device according to the present invention detects the amount of deposit and determines whether or not to remove the deposit based on the amount of deposit. There is an unprecedented remarkable effect that it can be removed.
また、この発明による放電装置は、この発明に係る付着物除去装置を装備しているので、付着物による放電性状への影響がない放電を実現できる。 Moreover, since the discharge device according to the present invention is equipped with the deposit removing device according to the present invention, it is possible to realize a discharge that does not affect the discharge property due to deposits.
さらに、この発明による放電装置の付着物除去方法は、付着物の除去を効率的に実施できる。 Furthermore, the deposit removal method for a discharge device according to the present invention can efficiently remove deposits.
図１は本発明が適用される放電装置であるCO2レーザ発振器による加工機の概略斜視図である。放電電極を内部に持つ放電装置（CO2レーザ発振器）１から出射したレーザ光２は、ミラー３で下方に反射されレーザ加工ヘッド４に入射する。このレーザ加工ヘッド４内のレンズ（図示せず）でレーザ光２は、加工対象５の表面に集光され、加工対象５を切断する（または、溶かす、または、蒸発させる）。このとき、加工対象５は、ＸＹテーブル６で移動することで、所望の形状に切断される。 FIG. 1 is a schematic perspective view of a processing machine using a CO 2 laser oscillator as a discharge device to which the present invention is applied. Laser light 2 emitted from a discharge device (CO 2 laser oscillator) 1 having a discharge electrode therein is reflected downward by a mirror 3 and enters a laser processing head 4. The laser beam 2 is condensed on the surface of the processing target 5 by a lens (not shown) in the laser processing head 4 and cuts (or melts or evaporates) the processing target 5. At this time, the processing object 5 is cut into a desired shape by moving on the XY table 6.
図２は図１の放電装置（CO2レーザ発振器）１の内部構造を示す概略斜視図である。放電装置１の容器１１は放電ガスである低圧なレーザガスを内部に封止するために真空容器となっている。その内部には、レーザガスを放電励起する上電極１２ａと下電極１２ｂの1対の放電電極対１２がある。放電電極対１２には電源１３が接続されているので、電極間のレーザガスは放電により励起される。この励起したレーザガスからの放電光２１は、容器１１の両壁面に設置された全反射鏡１４ａと部分反射鏡１４ｂからなる共振光学系（共振鏡１４という。以下同様）に共振増幅され、部分反射鏡１４ｂからレーザ光２として誘導放出される。レーザガスが放電によって高温になると、放電電力からレーザ光２への変換効率が減少する。その対策として、まず、ブロア１５によりレーザガスの循環流１７を発生させる。次に、その循環流の途中に熱交換器１６を設置する。このように構成することで、高温になったレーザガスが循環冷却される。 FIG. 2 is a schematic perspective view showing the internal structure of the discharge device (CO 2 laser oscillator) 1 of FIG. The container 11 of the discharge device 1 is a vacuum container for sealing a low-pressure laser gas, which is a discharge gas, inside. Inside, there is a pair of discharge electrodes 12, an upper electrode 12 a and a lower electrode 12 b, which excites the laser gas. Since the power supply 13 is connected to the discharge electrode pair 12, the laser gas between the electrodes is excited by discharge. The discharge light 21 from the excited laser gas is resonantly amplified and partially reflected by a resonant optical system (referred to as a resonant mirror 14; hereinafter the same) composed of a total reflection mirror 14a and a partial reflection mirror 14b installed on both wall surfaces of the container 11. The laser beam 2 is stimulated and emitted from the mirror 14b. When the laser gas becomes high temperature by discharge, the conversion efficiency from the discharge power to the laser beam 2 decreases. As a countermeasure, first, a circulating flow 17 of laser gas is generated by the blower 15. Next, the heat exchanger 16 is installed in the middle of the circulating flow. By comprising in this way, the laser gas which became high temperature is circulated and cooled.
このような放電装置では、放電によって活性化した放電ガス（レーザガス）が真空容器内部を循環するため内部構造物などが反応しガス化（以後、二次生成ガスという）する。この二次生成ガスが放電空間に循環して来ると、今度は放電による反応で放電電極対１２の表面に付着することがある。この付着物は、放電面表面の物性を変えるか、あるいは放電寸法（放電面間距離など）を変えるために、その影響が大きくなる前に除去する必要がある。その除去する方法が先行文献１および２などに示されている方法であり、場合によっては真空容器を開放して人手で削り取ったり、さらには電極対を交換することもある。 In such a discharge device, since the discharge gas (laser gas) activated by the discharge circulates inside the vacuum vessel, the internal structure reacts and gasifies (hereinafter referred to as secondary product gas). When this secondary product gas circulates in the discharge space, it may adhere to the surface of the discharge electrode pair 12 due to a reaction caused by discharge. In order to change the physical properties of the surface of the discharge surface or change the discharge dimension (distance between discharge surfaces, etc.), this deposit must be removed before the effect becomes large. The removal method is the method shown in the prior art documents 1 and 2, etc., and in some cases, the vacuum vessel is opened and shaved manually, or the electrode pair may be exchanged.
実施の形態１．
図３は本発明の実施の形態１による付着物除去具を示す上面図（図３（ａ））と側面図（図３（ｂ））である。また、図４は、図３の付着物除去具を放電電極対に取り付けた上面図（図４（ａ））と側面図（図４（ｂ））である。また、図５は、図4に示す付着物除去具の動作を説明するとともに、付着物検出器の構成を示す図である。
Embodiment 1 FIG.
FIGS. 3A and 3B are a top view (FIG. 3A) and a side view (FIG. 3B) showing the deposit removal tool according to Embodiment 1 of the present invention. FIGS. 4A and 4B are a top view (FIG. 4A) and a side view (FIG. 4B) in which the deposit removing tool of FIG. 3 is attached to the discharge electrode pair. FIG. 5 is a diagram illustrating the operation of the deposit removal tool shown in FIG. 4 and the configuration of the deposit detector.
図４において、上電極は図の視認性をよくするため省略した。またレーザガスの循環流１７の流れ方向は紙面の下から上である。下電極１２ｂの放電空間に対応する部分である放電面１２ｃには、通常、付着物１８が付着する。もちろん、下電極１２ｂの放電面１２ｃ以外の部分にも付着物１８は付着するが、その量は放電面１２ｃのほうが遙かに多い。 In FIG. 4, the upper electrode is omitted in order to improve the visibility of the figure. The flow direction of the circulating flow 17 of the laser gas is from the bottom to the top of the page. The deposit 18 usually adheres to the discharge surface 12c which is a portion corresponding to the discharge space of the lower electrode 12b. Of course, the deposit 18 also adheres to portions other than the discharge surface 12c of the lower electrode 12b, but the amount is much larger on the discharge surface 12c.
まず、図３、図４、図５を用いて付着物除去具の構成を説明する。この付着物１８を掻き落とす角を持った板（以後スクレーパと呼ぶ）７１が、上電極１２ａまたは下電極１２ｂの放電面１２ｃに平行に移動可能な状態で接触している（図４の側面図（図４（ｂ））では電極と付着物除去具の境界を明確にするため、間隙を設けて描画している）。
スクレーパ７１はレーザガスの風圧を受ける板（以後フィンと呼ぶ。このフィンは回転可能に構成されている）７２を介して、放電電極対１２の両長辺に沿って滑動する滑動部材（以後スライダと呼ぶ）７３に固定されている。なお、スクレーパ７１にはレーザ光を通すための穴７４が空いている。つまり、スクレーパ７１、フィン７２、スライダ７３、によって付着物除去具７が構成されている。
First, the configuration of the deposit removal tool will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 5. A plate (hereinafter referred to as a scraper) 71 having an angle for scraping off the deposit 18 is in contact with the discharge surface 12c of the upper electrode 12a or the lower electrode 12b in a movable state (side view of FIG. 4). (In FIG. 4 (b)), a gap is drawn to clarify the boundary between the electrode and the deposit removal tool.
The scraper 71 is a sliding member (hereinafter referred to as a slider) that slides along both long sides of the discharge electrode pair 12 via a plate 72 (hereinafter referred to as a fin, which is configured to be rotatable) that receives the wind pressure of the laser gas. It is fixed to 73). The scraper 71 has a hole 74 through which laser light passes. That is, the scraper 71, the fins 72, and the slider 73 constitute the deposit removing tool 7.
次に付着物除去具の作用について図４、図５により説明する。通常レーザガスは循環冷却のため図４の下から上に流れる。このとき、付着物除去具のフィン７２は、レーザガスの風圧を受けて、図４の左上方に力を受ける。しかし、スライダ７３は図４の左右方向にしか滑動できない構造であるため、付着物除去具７は放電面１２ｃに沿って図４の左方向の付着物除去具の位置７ａに固定される。この状態で、レーザガスを逆方向（紙面の上から下へ）に循環させれば、フィン７２の受ける力の方向が逆になり、付着物除去具は図４の右に移動し、付着物除去具の位置７ｂで固定される。この移動によって、スクレーパ７１が付着物１８を掻き取るため、放電面１２ｃの付着物１８は除去される。次に、レーザガスを通常のレーザガスの循環流１７の方向に循環させれば、付着物除去具は図４の左に移動し、付着物除去具の位置７ａに復帰し固定される。この移動によっても、スクレーパ７１が付着物１８を掻き取るため、放電面１２ｃの付着物１８は除去される。 Next, the operation of the deposit removal tool will be described with reference to FIGS. Usually, the laser gas flows from the bottom to the top of FIG. 4 for circulation cooling. At this time, the fin 72 of the deposit removing tool receives the wind pressure of the laser gas and receives a force in the upper left of FIG. However, since the slider 73 has a structure that can only slide in the left-right direction in FIG. 4, the deposit removal tool 7 is fixed along the discharge surface 12c at the position 7a of the deposit removal tool in the left direction in FIG. In this state, if the laser gas is circulated in the reverse direction (from the top to the bottom of the paper), the direction of the force received by the fins 72 is reversed, and the deposit removal tool moves to the right in FIG. Fixed at tool position 7b. Due to this movement, the scraper 71 scrapes the deposit 18, so that the deposit 18 on the discharge surface 12 c is removed. Next, if the laser gas is circulated in the direction of the normal laser gas circulation flow 17, the deposit removal tool moves to the left in FIG. 4 and returns to the position 7a of the deposit removal tool to be fixed. Also by this movement, the scraper 71 scrapes off the deposits 18 so that the deposits 18 on the discharge surface 12c are removed.
このように付着物除去具７は通常のレーザガス循環では図４の左に位置し、放電を妨げることが無い。レーザガスの循環を反対にすれば、付着物除去具はレーザガスの風圧により移動し、この移動力によって付着物１８を除去する。つぎに、レーザガスの循環を通常に戻せば、付着物除去具７はレーザガスの風圧により移動し、この移動力によって付着物１８を再度除去し、放電時の定位置に復帰する。このように、この付着物除去具は、ガスの循環方向を変更するだけで、付着物を除去するという従来に無い効果を安価に実現可能である。 Thus, the deposit removing tool 7 is located on the left side of FIG. 4 in normal laser gas circulation and does not hinder discharge. If the circulation of the laser gas is reversed, the deposit removing tool moves due to the wind pressure of the laser gas, and the deposit 18 is removed by this moving force. Next, if the circulation of the laser gas is returned to the normal state, the deposit removing tool 7 is moved by the wind pressure of the laser gas, and the deposit 18 is removed again by this moving force, and returns to a fixed position at the time of discharge. Thus, this deposit removal tool can realize an unprecedented effect of removing deposits at low cost only by changing the gas circulation direction.
次に図５および図６により付着物検出器の構成を説明する。図６は図４，図５をブロック構成図で表したものに、付着物除去装置（後述）の構成ブロックと発振器の制御ブロックの一部を同時に表したものである。図５または図６において、光源８１（ＬＥＤやＬＤなど）は、上電極１２ａの放電面を照射する。放電面からの反射光は反射光受光器８２ａ（フォトダイオードやフォトトランジスタなど）に入射する。反射光受光器８２ａの光強度信号は、演算ユニット８４に入力され、付着物の量を示す信号となり出力ユニット８５から出力される。付着物検出器８はこのように配置されたことを特徴とした光源８１、反射光受光器８２ａ、演算ユニット８４、出力ユニット８５によって構成される。 Next, the configuration of the deposit detector will be described with reference to FIGS. FIG. 6 is a block diagram of FIGS. 4 and 5, and a block diagram of a deposit removing device (described later) and a part of a control block of the oscillator. 5 or 6, a light source 81 (LED, LD, etc.) irradiates the discharge surface of the upper electrode 12a. The reflected light from the discharge surface enters the reflected light receiver 82a (such as a photodiode or phototransistor). The light intensity signal of the reflected light receiver 82 a is input to the arithmetic unit 84 and is output from the output unit 85 as a signal indicating the amount of deposits. The adhering matter detector 8 includes a light source 81, a reflected light receiver 82a, an arithmetic unit 84, and an output unit 85, which are characterized as described above.
付着物検出器の動作について説明する。光源８１から出射した光は上電極１２ａの放電面１２ｃで反射する。その反射光は、反射位置に配置された反射光受光器８２ａに入射し、反射光の光量が測定される。ここで、上電極１２ａの放電面１２ｃに付着物１８があれば、光源８１からの光の一部は付着物１８に散乱され、反射光受光器８２ａに入射する光量は減少する。よって、反射光の光量の測定値が減少する。この光量測定値の減少量を、演算ユニット８４において付着物の量に変換する。この際、あらかじめ変換係数を測定する必要があることは言うまでも無い。最後に、付着物の量の信号が出力ユニット８５から、電圧信号やデジタル値、数値表示などとして出力される。つまり、本発明の付着物検出器８は、光源８１からの反射光の光量を反射光受光器８２ａで測定して、その測定値の減少で付着物の量を検出する。 The operation of the deposit detector will be described. The light emitted from the light source 81 is reflected by the discharge surface 12c of the upper electrode 12a. The reflected light is incident on the reflected light receiver 82a disposed at the reflection position, and the amount of the reflected light is measured. Here, if the deposit 18 is present on the discharge surface 12c of the upper electrode 12a, part of the light from the light source 81 is scattered by the deposit 18, and the amount of light incident on the reflected light receiver 82a is reduced. Therefore, the measured value of the amount of reflected light decreases. The amount of decrease in the light quantity measurement value is converted into the amount of deposits in the arithmetic unit 84. At this time, it goes without saying that it is necessary to measure the conversion coefficient in advance. Finally, a signal indicating the amount of deposits is output from the output unit 85 as a voltage signal, digital value, numerical value display, or the like. That is, the adhering matter detector 8 of the present invention measures the amount of reflected light from the light source 81 with the reflected light receiver 82a, and detects the amount of adhering matter by reducing the measured value.
なお、図５に示すように、反射光受光器８２ａの前に、フィルター８３を使用することで、検出精度を向上させることができる。たとえば、光源８１の光のみを通過させる波長フィルターを用いれば、放電による発光（信号光ではない）が反射光受光器８２ａに入射しない。または、反射による偏光のみを透過させる偏光フィルターを用いれば、多重散乱などによるノイズ光が反射光受光器８２ａに入射しない。いずれにせよ、信号光以外の光が反射光受光器８２ａに入射しないので、検出精度が向上する。 As shown in FIG. 5, the detection accuracy can be improved by using a filter 83 in front of the reflected light receiver 82a. For example, if a wavelength filter that allows only light from the light source 81 to pass is used, light emission (not signal light) due to discharge does not enter the reflected light receiver 82a. Alternatively, if a polarizing filter that transmits only polarized light due to reflection is used, noise light due to multiple scattering or the like does not enter the reflected light receiver 82a. In any case, since light other than the signal light does not enter the reflected light receiver 82a, the detection accuracy is improved.
次に、図６により、本発明の付着物除去具と付着物検出器を用いた付着物除去装置および付着物除去方法を説明する。
図６において付着物検出器８は光源８１、反射光受光器８２ａ、演算ユニット８４、出力ユニット８５の４ブロックで構成される。除去判断ユニット９１は、付着物検出器からの付着物の量の信号を検知して、付着物の除去が完了したかを判断する。本発明の付着物除去装置９は、この除去判断ユニット９１と前記した付着物除去具７と前記した付着物検出器８によって構成される。
Next, with reference to FIG. 6, a deposit removal apparatus and deposit removal method using the deposit removal tool and deposit detector of the present invention will be described.
In FIG. 6, the adhering matter detector 8 includes four blocks of a light source 81, a reflected light receiver 82 a, an arithmetic unit 84, and an output unit 85. The removal determination unit 91 detects a signal of the amount of deposits from the deposit detector and determines whether or not the removal of deposits has been completed. The deposit removal device 9 of the present invention is constituted by the removal determination unit 91, the deposit removal tool 7 and the deposit detector 8 described above.
次に付着物除去装置９の動作について説明する。発振器制御ユニット１０が除去判断ユニット９１に付着物の有無を問い合わせる。除去判断ユニット９１は光源８１を発光させ付着物検出器８の信号で付着物の量（有無や除去の完了）を判断する。「付着物あり」の判断の場合、除去判断ユニット９１は発振器制御ユニット１０を経由して、または、直接に、ブロア制御ユニット１９にブロアの反転動作の開始を指示する。ブロア１５は通常と反対方向に回転するので発振器内の放電ガスが逆流し、その風圧で付着物除去具７が図４の右方向に移動することで付着物を除去する。除去判断ユニット９１は付着物除去具７が、図４の右側に到達したタイミングで、発振器制御ユニット１０を経由して、または、直接に、ブロア制御ユニット１９にブロアの正転動作を指示する。ブロア１５は通常方向に回転するので発振器内の放電ガスが正常時の流れとなり、その風圧で付着物除去具７が図４の左方向に移動することで付着物を除去する。除去判断ユニット９１は、付着物除去具７が、図４の左側に到達したタイミングで、光源８１を発光させ付着物検出器８の信号で付着物の量を判断する。「付着物あり」の判断の場合、再度上記動作を繰り返し、付着物除去具により付着物を除去する。「付着物なし」の判断の場合、発振器制御ユニット１０に「付着物なし（除去完了）」を通知する。もし、一定回数以上、付着物の除去を行っても「付着物あり」の判断になるようであれば、「付着物除去具などの異常」と判断し、発振器制御ユニット１０に「警告」を通知する。 Next, the operation of the deposit removal device 9 will be described. The oscillator control unit 10 inquires of the removal determination unit 91 about the presence or absence of deposits. The removal determination unit 91 emits light from the light source 81 and determines the amount of deposit (presence / absence or completion of removal) based on the signal from the deposit detector 8. In the case of determination of “there is a deposit”, the removal determination unit 91 instructs the blower control unit 19 to start the blower reversing operation via the oscillator control unit 10 or directly. Since the blower 15 rotates in the direction opposite to the normal direction, the discharge gas in the oscillator flows backward, and the deposit removal tool 7 moves in the right direction in FIG. 4 by the wind pressure to remove the deposit. The removal determination unit 91 instructs the blower control unit 19 to perform forward rotation of the blower via the oscillator control unit 10 or directly when the deposit removal tool 7 reaches the right side of FIG. Since the blower 15 rotates in the normal direction, the discharge gas in the oscillator becomes a normal flow, and the deposit removal tool 7 moves to the left in FIG. 4 by the wind pressure to remove the deposit. The removal determination unit 91 makes the light source 81 emit light at the timing when the deposit removal tool 7 reaches the left side in FIG. 4 and determines the amount of deposit based on the signal from the deposit detector 8. In the case of “deposited”, the above operation is repeated again, and the deposit is removed by the deposit removing tool. In the case of the determination of “no deposit”, the oscillator control unit 10 is notified of “no deposit (removal completed)”. If it is determined that “there is a deposit” even if the deposit is removed more than a certain number of times, it is determined that there is an “abnormality of the deposit removal tool” and a “warning” is given to the oscillator control unit 10. Notice.
次にこの除去動作を適切に行う本発明の付着物除去方法について図７のフロー図により説明する。まず、除去動作をいつするかについて、最も適した時期はレーザガス（放電ガス）の排気時(交換時)である。除去された付着物はブロアのレーザガス流によって発振器内部のレーザガスに分散される。このままでは何処へも排出されない。この付着物を含んだレーザガスを排気する必要がある。よって、この除去動作は、レーザガス排気の前に行うことが望ましい。 Next, the deposit removal method of the present invention for appropriately performing this removal operation will be described with reference to the flowchart of FIG. First, the most suitable time for the removal operation is when the laser gas (discharge gas) is exhausted (at the time of replacement). The removed deposit is dispersed in the laser gas inside the oscillator by the laser gas flow of the blower. If it remains as it is, it will not be discharged anywhere. It is necessary to exhaust the laser gas containing this deposit. Therefore, this removal operation is desirably performed before the laser gas exhaust.
具体的に動作を説明する。まず、レーザガス排気（交換）のプロセスを開始すると、付着物の除去が「必要」か「不要」かを判断する（第１の工程）。「必要」と判断した場合、ブロアを逆転させる（第２の行程）。この第２の工程によって、付着物除去具が移動し、そのスクレーパで付着物を除去する。次にブロアを正転させる（第３の工程）。この第３の工程によって、付着物除去具が今度は反対方向に移動し、そのスクレーパで付着物を除去する。除去が完了すれば、真空引きを開始する（第４の工程）。このステップで除去されて、風圧でレーザガス中に分散した付着物がレーザガス(放電ガス)といっしょに排気される。ブロアを停止させ（第５の工程）、そして、真空引きが停止すれば、レーザガス排気は完了する。その後、新たなレーザガスを封入すれば、レーザガス交換は完了する。もし、第１の工程で付着物の除去［不要］であれば、ブロアを回すこと無く、真空引きをし、レーザガスを排気し、新しいレーザガスを封入すれば良い。 The operation will be specifically described. First, when the laser gas exhaust (replacement) process is started, it is determined whether the removal of deposits is “necessary” or “unnecessary” (first step). If it is determined as “necessary”, the blower is reversed (second step). By this second step, the deposit removing tool moves, and the deposit is removed by the scraper. Next, the blower is rotated forward (third step). By this third step, the deposit removing tool moves in the opposite direction, and the deposit is removed by the scraper. When the removal is completed, evacuation is started (fourth step). The deposits removed in this step and dispersed in the laser gas by the wind pressure are exhausted together with the laser gas (discharge gas). When the blower is stopped (fifth step) and the evacuation is stopped, the laser gas exhaust is completed. Thereafter, if a new laser gas is sealed, the laser gas exchange is completed. If deposits are removed [unnecessary] in the first step, vacuuming is performed without turning the blower, the laser gas is exhausted, and a new laser gas is sealed.
このように本発明の付着物除去方法は、レーザガス排気時に上記の５つの工程を行うことで除去した付着物を、効率的に発振器外部へ排出できる。
なお、第４の工程の前に第１の工程を再度実行し、付着物の有無を確認しても良い。
As described above, the deposit removing method of the present invention can efficiently discharge the deposit removed by performing the above-described five steps when the laser gas is exhausted to the outside of the oscillator.
Note that the first step may be performed again before the fourth step to confirm the presence or absence of deposits.
実施の形態２．
本発明の付着物検出器の他の形態を図６により説明する。実施の形態１では、光源からの光を電極に照射し、反射光の強度を検出した。この場合、付着物により反射光が減少する作用を利用して、反射光受光器８２ａの測定値の減少を付着物の増加に演算ユニット８４で変換した。
Embodiment 2. FIG.
Another embodiment of the deposit detector of the present invention will be described with reference to FIG. In Embodiment 1, the electrode is irradiated with light from a light source, and the intensity of reflected light is detected. In this case, the operation unit 84 converts the decrease in the measured value of the reflected light receiver 82a into the increase in the deposit by utilizing the effect that the reflected light decreases due to the deposit.
しかし、反射光の減少は、散乱光の増加を意味する。よって、図６の散乱光受光器８２ｂの位置に散乱光受光器を配置すれば、付着物の増加によって、電極の放電面１２ｃからの散乱光が増加するため、散乱光受光器８２ｂの測定値は付着物の増加とともに増加する。このような検出系にすれば、付着物の増加が光信号の増加に対応するため、付着物の量を把握しやすい利点がある。しかし、散乱光は本質的に強度が小さい。そのため、検出感度の高い散乱光受光器が必要である。よって本実施例の採用は付着物の付着形態が散乱光の検出に適しているか、あらかじめ検証する必要がある。 However, a decrease in reflected light means an increase in scattered light. Therefore, if the scattered light receiver is arranged at the position of the scattered light receiver 82b in FIG. 6, the scattered light from the discharge surface 12c of the electrode increases due to an increase in the amount of deposits, and therefore the measured value of the scattered light receiver 82b. Increases with increasing deposits. Such a detection system has an advantage that the amount of deposits can be easily grasped because the increase in deposits corresponds to the increase in optical signals. However, the scattered light is essentially low in intensity. Therefore, a scattered light receiver with high detection sensitivity is required. Therefore, it is necessary to verify in advance whether or not the present embodiment adopts the adhering form of the adhering substance to detect scattered light.
実施の形態３．
本発明の付着物検出器のさらに他の形態を図６により説明する。実施の形態１、２ではでは、光源８１からの光の反射光や散乱光を利用した。実はレーザ発振の放電によって、レーザ光以外の波長の光が放電空間で発光している。その中に付着物の分子が励起された光が存在し、当然ながら付着物が増加すればこの光も増加する。よって、図６の付着物からの発光光受光器８２ｃの位置に発光光受光器を配置すれば、付着物の増加によって、付着物からの発光光が増加するため、発光光受光器８２ｃの測定値は付着物の増加とともに増加する。このような検出系にすれば、付着物の増加が信号の増加に対応するため、付着物の量を把握しやすい利点がある。また、光源８１は不要である。しかし、付着物の発光の波長のみを選択的に通過されるフィルター８３(図５)が必要になる。
Embodiment 3 FIG.
Still another embodiment of the deposit detector of the present invention will be described with reference to FIG. In the first and second embodiments, reflected light or scattered light from the light source 81 is used. Actually, light of a wavelength other than the laser light is emitted in the discharge space by the laser oscillation discharge. There is light in which the molecules of the adhering matter are excited, and of course, if the adhering amount increases, this light also increases. Therefore, if the emission light receiver is arranged at the position of the emission light receiver 82c from the deposit in FIG. 6, the emission light from the deposit increases with the increase in the deposit, so the measurement of the emission light receiver 82c is performed. The value increases with increasing deposits. Such a detection system has an advantage that the amount of deposits can be easily grasped because the increase in deposits corresponds to the increase in signals. Further, the light source 81 is not necessary. However, a filter 83 (FIG. 5) that selectively passes only the emission wavelength of the deposit is required.
なお、付着物除去装置の除去判断ユニット９１への入力信号は、実施の形態１、２、３の反射光受光器８２ａ、散乱光受光器８２ｂ、発光光受光器８２ｃの３種の信号としても良い。除去判断ユニット９１は、これら3種の信号を組み合わせて、付着物の除去が完了したかを判断する。 Note that the input signal to the removal determination unit 91 of the deposit removal device may be the three types of signals of the reflected light receiver 82a, the scattered light receiver 82b, and the emitted light receiver 82c of the first, second, and third embodiments. good. The removal determination unit 91 combines these three types of signals to determine whether or not the removal of the deposit has been completed.
実施の形態４．
本発明の付着物除去具の他の形態を図８により説明する。図８は実施の形態４の付着物除去具のみの上面図（図８（ａ））と側面図（図８（ｂ））である。図８において、スクレーパ兼フィン７５は、図３（実施の形態1）のスクレーパ７１とフィン７２の機能を併せ持つ部材で、1枚の板で製作している。よって、分けて製作する実施の形態1に比して安価に製作可能である。
なお、この形状の場合、レーザガス流の下流の位置に、除去された付着物を集める集塵袋７６を設置すれば、容器１１内に除去した付着物を分散させることがない。
Embodiment 4 FIG.
Another embodiment of the deposit removal tool of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a top view (FIG. 8 (a)) and a side view (FIG. 8 (b)) of only the deposit removing tool of the fourth embodiment. In FIG. 8, a scraper and fin 75 is a member having the functions of the scraper 71 and the fin 72 of FIG. 3 (Embodiment 1), and is made of a single plate. Therefore, it can be manufactured at a lower cost than the first embodiment which is manufactured separately.
In the case of this shape, if the dust collection bag 76 that collects the removed deposits is installed at a position downstream of the laser gas flow, the removed deposits are not dispersed in the container 11.
実施の形態５．
本発明の付着物除去具の他の形態を図９により説明する。図９は実施の形態５の付着物除去具のみの上面図（図９（ａ））と側面図（図９（ｂ））である。図９において、スライダ７３は、放電電極対１２に滑動する部分のみで形成され中央部がない構造である。よって空いた中央部はレーザガス流が通過可能であるため、図の様に、レーザガス流に対してフィン７２が重なる位置にスライダ７３を配置可能になる。よって、付着物除去具７は上面図（図９の左図）の左右方向に短くなる。つまり、放電電極対１２で付着物除去具７が放電中待避する長さが短くなり、コンパクトな電極の製作が可能である。
Embodiment 5 FIG.
Another embodiment of the deposit removing tool of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a top view (FIG. 9 (a)) and a side view (FIG. 9 (b)) of only the deposit removing tool of the fifth embodiment. In FIG. 9, the slider 73 has a structure in which only the portion sliding on the discharge electrode pair 12 is formed and there is no central portion. Therefore, since the laser gas flow can pass through the vacant central portion, the slider 73 can be arranged at a position where the fins 72 overlap the laser gas flow as shown in the figure. Therefore, the deposit removing tool 7 is shortened in the left-right direction of the top view (the left diagram in FIG. 9). That is, the length with which the deposit removing tool 7 is retracted during the discharge in the discharge electrode pair 12 is shortened, and a compact electrode can be manufactured.
実施の形態６．
本発明の付着物除去具の他の形態を図１０、図１１により説明する。図１０は実施の形態６の付着物除去具のみの上面図（図１０（ａ））と側面図（図１０（ｂ））である。また、図１１は、図１０の正面図である。図１０、図１１において、車型スライダ７３ｃは、放電電極対１２に滑動するのではなく転動する。一般に、移動抵抗(動摩擦力)は「滑る」より「転がる」方が1桁程度小さい。よって、実施の形態６の付着物除去具はわずかなレーザガスの風圧で移動可能である。つまり、付着物の除去の際に、ブロアの消費電力を低く抑えることが可能である。
Embodiment 6 FIG.
Another embodiment of the deposit removing tool of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 10 is a top view (FIG. 10 (a)) and a side view (FIG. 10 (b)) of only the deposit removing tool of the sixth embodiment. FIG. 11 is a front view of FIG. 10 and 11, the vehicle slider 73 c rolls instead of sliding on the discharge electrode pair 12. In general, the movement resistance (dynamic frictional force) of “rolling” is about an order of magnitude smaller than “sliding”. Therefore, the deposit removal tool of Embodiment 6 can be moved with a slight laser gas wind pressure. That is, the power consumption of the blower can be kept low when removing the deposits.
実施の形態７．
本発明の付着物除去具の他の形態を図１２により説明する。図１２は実施の形態７の付着物除去具の斜視図である。図１２において、付着物除去具はブロック状の材料に、スクレーパ部７１ｄ、フィン部７２ｄ，スライダ部７３ｄ、を形成した物である。このようにすれば、付着物除去具の各寸法は組立による寸法に比して高精度に仕上げられる。よって、実施の形態７の付着物除去具は、組み立て工程を大幅に軽減可能である。つまり、組立コストを低く抑えられる。
Embodiment 7 FIG.
Another embodiment of the deposit removing tool of the present invention will be described with reference to FIG. FIG. 12 is a perspective view of the deposit removal tool of the seventh embodiment. In FIG. 12, the deposit removing tool is a block-shaped material in which a scraper portion 71d, a fin portion 72d, and a slider portion 73d are formed. In this way, each dimension of the deposit removing tool can be finished with higher accuracy than the dimension by assembling. Therefore, the deposit removal tool of Embodiment 7 can greatly reduce the assembly process. That is, the assembly cost can be kept low.
実施の形態８．
本発明の付着物除去具の他の形態を図１３、図１４により説明する。図１３は実施の形態８の付着物除去具の上面図（図１３（ａ））と側面図（図１３（ｂ））である。図１４は図１３の正面図である。図１３、図１４において、付着物除去具のフィンは風車型スライダ７７の内部に形成されている（フィン部７２ｄ）。そして、レーザガスの風圧により風車型スライダ７７を回転させる。ここ回転力によって付着物除去具は放電電極対１２に平行に移動しスクレーパ７１によって付着物を除去する。この実施の形態においては、フィンの直径に対して風車型スライダの車直径を小さく設計できるため、わずかな風圧においても付着物除去具の移動が可能である。極低圧の放電装置においては、十分な風圧を得られない場合があり、この実施の形態は、その場合でも付着物除去具の機能を発揮できる。
Embodiment 8 FIG.
Another embodiment of the deposit removing tool of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 13 is a top view (FIG. 13 (a)) and a side view (FIG. 13 (b)) of the deposit removal tool of the eighth embodiment. FIG. 14 is a front view of FIG. 13 and 14, the fins of the deposit removing tool are formed inside the windmill type slider 77 (fin portion 72d). Then, the windmill slider 77 is rotated by the wind pressure of the laser gas. Here, the deposit removing tool moves parallel to the discharge electrode pair 12 by the rotational force, and the scraper 71 removes the deposit. In this embodiment, since the wheel diameter of the windmill type slider can be designed to be smaller than the fin diameter, the deposit removing tool can be moved even with a slight wind pressure. In an extremely low pressure discharge device, a sufficient wind pressure may not be obtained, and this embodiment can exhibit the function of the deposit removing tool even in such a case.
実施の形態９．
本発明の付着物除去具の他の形態を図１５、図１６により説明する。図１５は実施の形態９の付着物除去具の上面図（図１５（ａ））と側面図（図１５（ｂ））である。図１６は図１５の正面図である。図１５、図１６において、回転可能な構造である回転スクレーパ７１ｂは、実施の形態８の風車型スライダ７７の回転によって回転する構造であり、フレーム７８に取り付けられている。
レーザガスの風圧により風車型スライダ７７を回転させる。ここ回転力によって付着物除去具は電極に平行に移動することは実施の形態８と同様であるが、さらにスクレーパを回転させることで回転スクレーパ７１ｂの付着物に対する相対速度を増すことができる。よって、効率的に付着物を除去する。
なお、本発明は、その発明の範囲内において、各実施の形態を自由に組み合わせたり、各実施の形態を適宜、変形、省略することが可能である。
Embodiment 9 FIG.
Another embodiment of the deposit removing tool of the present invention will be described with reference to FIGS. FIGS. 15A and 15B are a top view (FIG. 15A) and a side view (FIG. 15B) of the deposit removing tool according to the ninth embodiment. FIG. 16 is a front view of FIG. 15 and 16, a rotating scraper 71 b that is a rotatable structure is a structure that is rotated by the rotation of the windmill-type slider 77 of the eighth embodiment, and is attached to a frame 78.
The wind turbine slider 77 is rotated by the wind pressure of the laser gas. The deposit removal tool moves parallel to the electrode by the rotational force in the same manner as in the eighth embodiment, but the relative speed of the rotating scraper 71b with respect to the deposit can be increased by further rotating the scraper. Therefore, the deposit is efficiently removed.
It should be noted that the present invention can be freely combined with each other within the scope of the invention, and each embodiment can be appropriately modified or omitted.
１ 放電装置、２ レーザ光、３ ミラー、４ レーザ加工ヘッド、５ 加工対象、６ ＸＹテーブル、７ 付着物除去具、８ 付着物検出器、９ 付着物除去装置、１０ 発振器制御ユニット、１１ 容器、１２ 放電電極対、１２ａ 上電極、１２ｂ 下電極、１２ｃ 放電面、１３ 電源、１４ 共振鏡、１４ａ 全反射鏡、１４ｂ 部分反射鏡、１５ ブロア、１６ 熱交換器、１７ レーザガスの循環流、１８ 付着物、１９ ブロア制御ユニット、２１ 放電光、７１ スクレーパ、７１ｂ 回転スクレーパ、７１ｄ スクレーパ部、７２ フィン、７２ｄ フィン部、７３ スライダ、７３ｃ 車型スライダ、７３ｄ スライダ部、７４ 穴、７５ スクレーパ兼フィン、７６ 集塵袋、７７ 風車型スライダ、７８ フレーム、８１ 光源、８２ 受光器、８２ａ 反射光受光器、８２ｂ 散乱光受光器、８２ｃ 発光光受光器、８３ フィルター、８４ 演算ユニット、８５ 出力ユニット、９１ 除去判断ユニット。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Discharge device, 2 Laser beam, 3 Mirror, 4 Laser processing head, 5 Process object, 6 XY table, 7 Adhering material removal tool, 8 Adhering material detector, 9 Adhering material removal apparatus, 10 Oscillator control unit, 11 Container, 12 Discharge electrode pair, 12a Upper electrode, 12b Lower electrode, 12c Discharge surface, 13 Power source, 14 Resonant mirror, 14a Total reflection mirror, 14b Partial reflection mirror, 15 Blower, 16 Heat exchanger, 17 Circulating flow of laser gas, 18 Kimono, 19 Blower control unit, 21 Discharge light, 71 Scraper, 71b Rotary scraper, 71d Scraper part, 72 Fin, 72d Fin part, 73 Slider, 73c Car type slider, 73d Slider part, 74 hole, 75 Scraper and fin, 76 collection Dust bag, 77 windmill type slider, 78 frame, 81 light source, 82 light reception , 82a reflected light receiving unit, 82b scattered light receiving unit, 82c emitting light photoreceiver, 83 filter, 84 arithmetic unit, 85 output unit, 91 is removed determination unit.
Claims (10)
この付着物検出器で検出された前記付着物を取り除く付着物除去具であって、放電ガスを循環させるブロアと、前記放電ガスの循環によって発生する風圧を受けるフィンと、前記付着物が付着した面に対して移動するスライダと、前記付着物を掻き取るスクレーパを有する付着物除去具、
前記付着物検出器で検出された付着物の量から前記付着物除去具の起動を判断する除去判断ユニット、
を備えたことを特徴とする付着物除去装置。 A deposit detector that detects deposits on the electrodes of the discharge device;
A deposit removing tool for removing the deposit detected by the deposit detector, wherein a blower that circulates a discharge gas, a fin that receives a wind pressure generated by the circulation of the discharge gas, and the deposit are attached. A deposit removal tool having a slider that moves relative to the surface, and a scraper that scrapes off the deposit;
A removal determination unit that determines the activation of the deposit removal tool from the amount of deposit detected by the deposit detector;
A deposit removing device comprising:
前記スライダは移動用車輪を有し、当該移動用車輪が、前記フィンの回転力を伝達する機構を備えたことを特徴とする請求項１に記載の付着物除去装置。 The fin is configured to be rotatable,
The said slider has a wheel for a movement, The said wheel for a movement was equipped with the mechanism which transmits the rotational force of the said fin, The deposit | attachment removal apparatus of Claim 1 characterized by the above-mentioned.
前記付着物からの光を受光する受光器と、
前記受光器からの光強度信号により前記付着物の量を計算する演算ユニットと、
前記演算ユニットの計算結果を出力する出力ユニットと、
を備えたことを特徴とする請求項１に記載の付着物除去装置。 The deposit detector is
A light receiver for receiving light from the deposit;
An arithmetic unit for calculating the amount of the deposit by a light intensity signal from the light receiver;
An output unit for outputting a calculation result of the arithmetic unit;
The deposit removing apparatus according to claim 1, further comprising:
前記付着物を照らす光源を備え、
前記光源からの光が前記付着物から反射する反射光の光軸上に前記受光器を設置したことを特徴とする請求項５に記載の付着物除去装置。 The deposit detector is
A light source for illuminating the deposit,
6. The deposit removing apparatus according to claim 5, wherein the light receiver is disposed on an optical axis of reflected light from which light from the light source is reflected from the deposit.
前記付着物を照らす光源を備え、
前記光源からの光が前記付着物の付着面から散乱する散乱光の受光位置に前記受光器を設置したことを特徴とする請求項５に記載の付着物除去装置。 The deposit detector is
A light source for illuminating the deposit,
6. The adhering matter removing apparatus according to claim 5, wherein the light receiver is installed at a light receiving position of scattered light in which light from the light source is scattered from an adhering surface of the adhering matter.
前記付着物から発光する光の波長のみを選択的に通過させるフィルターを備えるとともに、前記付着物から反射する反射光の光軸上、あるいは前記付着物の付着面から散乱する散乱光の受光位置に前記受光器を設置したことを特徴とする請求項５に記載の付着物除去装置。 The deposit detector is
Provided with a filter that selectively passes only the wavelength of light emitted from the deposit, and on the optical axis of the reflected light reflected from the deposit, or at the light receiving position of scattered light scattered from the deposit surface of the deposit 6. The deposit removing apparatus according to claim 5, wherein the light receiver is installed.
この付着物検出器で検出された前記付着物を取り除く付着物除去具であって、放電ガスを循環させるブロアと、前記放電ガスの循環によって発生する風圧を受けるフィンと、前記付着物が付着した面に対して移動するスライダと、前記付着物を掻き取るスクレーパを有する付着物除去具、
前記付着物検出器で検出された付着物の量から前記付着物除去具の起動を判断する除去判断ユニット、を有する付着物除去装置を内部に備えたことを特徴とする放電装置。 A deposit detector that detects deposits on the electrodes of the discharge device;
A deposit removing tool for removing the deposit detected by the deposit detector, wherein a blower that circulates a discharge gas, a fin that receives a wind pressure generated by the circulation of the discharge gas, and the deposit are attached. A deposit removal tool having a slider that moves relative to the surface, and a scraper that scrapes off the deposit;
An electric discharge apparatus comprising an attached matter removing device having a removal determining unit for judging activation of the attached matter removing tool from the amount of attached matter detected by the attached matter detector.
通常とは逆方向に放電ガスを循環させる工程、
通常の方向に放電ガスを循環させる工程、
放電ガスを排気する工程、
放電ガスの循環を停止させる工程、
を順に行うことを特徴とする放電装置の付着物除去方法。 Determining whether or not the deposits on the electrodes of the discharge device have been removed;
A process of circulating the discharge gas in the reverse direction of normal,
Circulating the discharge gas in the normal direction,
Exhausting the discharge gas,
A step of stopping the circulation of the discharge gas,
A method for removing deposits from a discharge device, comprising:
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|---|---|---|---|
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Cited By (1)
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|---|---|---|---|---|
| CN112496526A (en) * | 2020-12-07 | 2021-03-16 | 重庆康斯顿激光科技股份有限公司 | Laser equipment with good heat dissipation function |
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2013
- 2013-12-16 JP JP2013258795A patent/JP2015112639A/en active Pending
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