JP2017056480A - レーザ光路内の不純ガスを監視するレーザ加工システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】このレーザ加工システムは、レーザ発振器12と、レーザ発振器12からレーザ光11をワーク13まで導くレーザ光路15と、レーザ光路15内にパージガスを供給するパージガス供給ライン18と、レーザ光路15内に設置された、酸素センサ36、およびレーザ光の伝播に影響を及ぼす不純ガスを検出する不純ガスセンサ34と、不純ガスセンサ出力値補正部40とを備える。不純ガスセンサ出力値補正部40は、酸素センサ36の出力値に基づいて不純ガスセンサ34の出力値を補正する。
【選択図】図1
Description
レーザ光を発振するレーザ発振器と、
レーザ発振器からレーザ光を被加工物まで導くレーザ光路と、
レーザ光路内に設置された、酸素を検出する酸素センサ、および、レーザ光の伝播に影響を及ぼす不純ガスを検出する不純ガスセンサと、
酸素センサの出力値に基づいて不純ガスセンサの出力値を補正する不純ガスセンサ出力値補正部と、を備える、レーザ加工システムが提供される。
この第一態様により上述の課題が解決される。しかし、本発明は、第一態様に限られず、以下の第二態様ないし第十態様のいずれかのレーザ加工システムを提供することもできる。
検知濃度の異なる少なくとも2つの前記不純ガスセンサを備える、レーザ加工システムが提供される。
検知するガス種の異なる少なくとも2つの前記不純ガスセンサを備える、レーザ加工システムが提供される。
不純ガスセンサ出力値補正部により補正された不純ガスセンサの出力値と、予め記憶されている判定閾値との比較に基づいて、不純ガスがレーザ光路内に混入したか否かを判定する不純ガス混入判定部をさらに備える、レーザ加工システムが提供される。
不純ガス混入判定部によって不純ガスがレーザ光路内に混入したと判定された場合、不純ガスが混入したことを報知する報知装置をさらに備える、レーザ加工システムが提供される。
不純ガスを吸着する不純ガス吸着剤と、
不純ガス混入判定部によって不純ガスがレーザ光路内に混入したと判定された場合に、不純ガス吸着剤をレーザ光路内に曝露する曝露機能部とをさらに備える、レーザ加工システムが提供される。
不純ガスセンサおよび酸素センサの各々の出力値を当該出力値が出力された日時とともに記憶する記憶部をさらに備える、レーザ加工システムが提供される。
レーザ光路内には着脱自在なセンサユニットが設置されており、
センサユニットは、酸素センサと一つ以上の不純ガスセンサとを有する、レーザ加工システムが提供される。
レーザ光路内にパージガスを供給するパージガス供給ラインを備えており、当該パージガスは、高分子フィルタ、活性炭フィルタ、中空糸フィルタ、またはオイルミストフィルタを通してレーザ光路内に供給される空気である、レーザ加工システムが提供される。
酸素センサまたは不純ガスセンサは、定電位電解式ガスセンサ、ガルバニ電池式ガスセンサ、接触燃焼式ガスセンサ、気体熱電動式ガスセンサ、ジルコニア式ガスセンサ、ポーラロ式ガスセンサ、または半導体式ガスセンサのいずれかである、レーザ加工システムが提供される。
図1は第一実施形態のレーザ加工システムの構成を模式的に示したブロック図である。
図1に示されるように、第一実施形態のレーザ加工システム10は、レーザ光11を発振するレーザ発振器12と、レーザ光11を被加工物であるワーク13に照射する加工ヘッド部14と、レーザ発振器12のレーザ光出射口12aからレーザ光11をその光軸を保ちながらワーク13まで導くレーザ光路15と、を備えている。さらに、レーザ加工システム10は、レーザ発振器12の動作や加工ヘッド部14の移動を制御する制御装置として数値演算器37を備えている。なお、本実施形態のレーザ発振器12は、工場において金属または非金属をレーザによって加工する炭酸ガスレーザである。しかし、本発明に適用されるレーザ発振器はそれに限定されず、他のガスレーザ、あるいは固体レーザ、半導体レーザなどであってもよい。
勿論、不純ガスセンサ34、35には、接触燃焼式ガスセンサ以外のガスセンサを使用し、酸素センサ36においても、ガルバニ電池式ガスセンサ以外のガスセンサを使用してもよい。つまり、不純ガスセンサ34、35、および酸素センサ36に使用されるガスセンサとしては、定電位電解式ガスセンサ、ガルバニ電池式ガスセンサ、接触燃焼式ガスセンサ、気体熱電動式ガスセンサ、ジルコニア式ガスセンサ、ポーラロ式ガスセンサ、半導体式ガスセンサ、および電気化学式ガスセンサのうちのいずれかであっても良い。
但し、これ以降においては、不純ガスセンサ34、35をエタノールセンサと記載して説明することとする。
そして、算出された推定出力値y1を、時刻t1に実際に取得されたエタノールセンサ34の実出力値Yから減算し、さらに酸素濃度21%、エタノール濃度100ppm時の出力値y21を加えることによって、エタノールセンサ34の実出力値Y(←Y−y1+y21)を補正する。なお、もう一つのエタノールセンサ35の実出力値についても、上述したエタノールセンサ34と同じ方法により補正する。
図4は数値演算器37の構成例を示すブロック図である。
数値演算器37は、図4に示されるように、不純ガスセンサ出力値補正部40と、記憶部41と、不純ガス混入判定部42とを備えている。
次に、本発明の第二実施形態について説明する。但し、以下では、上述した第一実施形態とは異なる点を主に説明することとし、上述した第一実施形態と同じ構成要素には同一の符号を用いることによってその説明を割愛する。
次に、本発明の第三実施形態について説明する。但し、以下では、上述した第一実施形態および第二実施形態とは異なる点を主に説明することとし、上述した第一実施形態および第二実施形態と同じ構成要素には同一の符号を用いることによってその説明を割愛する。
第三実施形態のレーザ加工システム10Cは、第一実施形態のレーザ加工システム10に対し、不純ガスを吸着する不純ガス吸着剤47をレーザ光路15内に曝露する曝露機能部を備えている。具体的には、図7に示されるように、レーザ光路15の一部の壁部に曝露機能部としてのシャッタ46が構成されている。さらに、シャッタ46はレーザ光路15と不純ガス吸着剤47の間に設置されている。そして、シャッタ46によりレーザ光路内15を開放させると、不純ガス吸着剤47がレーザ光路15内に曝露されるようになっている。また、本実施形態においては、シャッタ46の開閉を駆動する駆動装置(図示せず)を備えていることが好ましい。
なお、その他の構成は第一実施形態のレーザ加工システム10と同じである。
例えば、炭酸ガスレーザの散乱の要因となるアンモニアを含むガスがレーザ光路15内に混入した場合、窒素ガスなどのパージガスをレーザ光路15内に供給しても、レーザ光路15内のアンモニア濃度を、レーザ加工が可能になる濃度まで下げるには時間がかかる。この場合、窒素ガスなどのパージガスをレーザ光路15内に供給するとともに、不純ガス吸着剤47をレーザ光路15内に曝露すると、レーザ光路15内のアンモニア濃度を短時間に低下させることができる。この事は、図8により更に理解することができる。
11 レーザ光
12 レーザ発振器
12a レーザ光出射口
13 ワーク
14 加工ヘッド部
15 レーザ光路
16 集光レンズ
17 ミラー
18 パージガス供給チューブ
19、23、32 開閉バルブ
20 乾燥空気の供給ライン
21 窒素ガスの供給ライン
22 二酸化炭素を低減した空気の供給ライン
24 ドライポンプ
25、30 活性炭フィルタ
26 高分子フィルタ
27 窒素ガスボンベ
28 流量制御バルブ
29 オイルミストフィルタ
31 中空糸フィルタ
33 工場の圧縮空気ライン
34、35 エタノールセンサ
36 酸素センサ
37 数値演算器
38 表示装置
40 不純ガスセンサ出力値補正部
41 記憶部
42 不純ガス混入判定部
43 報知装置
45 センサユニット
46 シャッタ
47 不純ガス吸着剤
Claims (10)
- レーザ光(11)を発振するレーザ発振器(12)と、
前記レーザ発振器(12)から前記レーザ光(11)を被加工物(13)まで導くレーザ光路(15)と、
前記レーザ光路(15)内に設置された、酸素を検出する酸素センサ(36)、および、前記レーザ光(11)の伝播に影響を及ぼす不純ガスを検出する不純ガスセンサ(34)と、
前記酸素センサ(36)の出力値に基づいて前記不純ガスセンサ(34)の出力値を補正する不純ガスセンサ出力値補正部(40)と、
を備える、レーザ加工システム。 - 検知濃度の異なる少なくとも2つの前記不純ガスセンサを備える、請求項1に記載のレーザ加工システム。
- 検知するガス種の異なる少なくとも2つの前記不純ガスセンサを備える、請求項1または2に記載のレーザ加工システム。
- 前記不純ガスセンサ出力値補正部(40)により補正された前記不純ガスセンサ(34)の出力値と、予め記憶されている判定閾値との比較に基づいて、前記不純ガスが前記レーザ光路(15)内に混入したか否かを判定する不純ガス混入判定部(42)をさらに備える、請求項1から3のいずれか一項に記載のレーザ加工システム。
- 前記不純ガス混入判定部(42)によって前記不純ガスが前記レーザ光路(15)内に混入したと判定された場合、前記不純ガスが混入したことを報知する報知装置(43)をさらに備える、請求項4に記載のレーザ加工システム。
- 前記不純ガスを吸着する不純ガス吸着剤(47)と、
前記不純ガス混入判定部(42)によって前記不純ガスが前記レーザ光路(15)内に混入したと判定された場合に、前記不純ガス吸着剤(47)を前記レーザ光路(15)内に曝露する曝露機能部(46)とをさらに備える、請求項4または5に記載のレーザ加工システム。 - 前記不純ガスセンサ(34)および前記酸素センサ(36)の各々の出力値を当該出力値が出力された日時とともに記憶する記憶部(41)をさらに備える、請求項4から6のいずれか一項に記載のレーザ加工システム。
- 前記レーザ光路(15)には着脱自在なセンサユニット(45)が設置されており、
前記センサユニット(45)は、前記酸素センサ(36)と一つ以上の前記不純ガスセンサ(34、35)とを有する、請求項1から7のいずれか一項に記載のレーザ加工システム。 - 前記レーザ光路(15)内にパージガスを供給するパージガス供給ライン(18)を備えており、前記パージガスは、高分子フィルタ、活性炭フィルタ、中空糸フィルタ、またはオイルミストフィルタを通して前記レーザ光路(15)内に供給される空気である、請求項1から8のいずれか一項に記載のレーザ加工システム。
- 前記酸素センサ(36)または不純ガスセンサ(34)は、定電位電解式ガスセンサ、ガルバニ電池式ガスセンサ、接触燃焼式ガスセンサ、気体熱電動式ガスセンサ、ジルコニア式ガスセンサ、ポーラロ式ガスセンサ、または半導体式ガスセンサである、請求項1から9のいずれか一項に記載のレーザ加工システム。
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