JP4667645B2 - ミラー温度制御機構を有するレーザー加工機及びレーザー加工機のミラー温度制御方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ミラー温度制御機構を有するレーザー加工機及びレーザー加工機のミラー温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザー光反射ミラーは、レーザー加工機のレーザービーム伝送路中に、例えば、３〜９枚というように複数枚設けられており、使用／設置個所は一箇所に集中しておらず、冷却水用配管の設置しづらい個所を含めて加工機の可動部分全体に亙っているのが普通である。
【０００３】
そして、レーザー加工機の反射ミラーや集光レンズ等の光学部品は出来るだけ水等の液体から縁をきるのが望ましい。
【０００４】
また、レーザー光反射ミラーはメンテナンス時において、定期的にクリーニングを行う必要がある。
【０００５】
尚、特許第３０２９８６４号公報にミラーの冷却方法として、ミラーの一方を水の循環等により冷却する方法が提示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、上述のメンテナンス時において、水冷式の場合、冷却水配管は循環回路となってチラー（Ｃｈｉｌｌｅｒ）に直列に接続されており取り外すことが出来ない為、狭い場所でミラーに傷を付けないように作業を行わなければならず、水漏れの心配も無視できない。
【０００７】
レーザー光反射ミラーの冷却には、水冷方式の他に空冷方式があるが、レーザー発振器の高出力化に伴い空冷方式では、熱放出が間に合わず、冷却不足となって発振機能の低下、延いてはレーザー出力の低下を招来することとなる。
【０００８】
また、ミラーの冷却不足は、ミラー自体に熱歪を誘起し、レーザー光路にズレを起こさせる為、高精度加工には適応できないこととなる。
【０００９】
この発明は、上述の点に着目して成されたもので、水配管を必要最小限とし、反射ミラー等の光学部品の水漏れによる損傷や、水配管による装置周りの煩雑さを解消し、メンテナンス時の作業性を向上させ得るミラー温度制御機構を有するレーザー加工機及びレーザー加工機のミラー温度制御方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、下記構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
【００１１】
（１）レーザー光を反射する反射ミラーと、ペルチェ素子を有する冷却機構と、温度検知装置を具備したミラーユニットであって、前記冷却機構は、前記ペルチェ素子の低温側に前記反射ミラーを被着し、前記ペルチェ素子の高温側に放熱用の空冷フィンを有し、該空冷フィンの外側に冷却用ファンを具備し、前記反射ミラー、前記冷却機構、前記温度検知装置が被覆体にて被覆され、かつ前記ペルチェ素子と前記冷却用ファンに給電するためのケーブル及びコネクタを有するミラーユニットを具備することを特徴とするレーザー加工機。
（２）レーザー光を反射する反射ミラーと、ペルチェ素子を有する冷却機構と、温度検知装置を具備したミラーユニットであって、前記冷却機構は、前記ペルチェ素子の低温側に前記反射ミラーを被着し、前記ペルチェ素子の高温側に放熱用の空冷フィンを有し、該空冷フィンの外側に冷却用ファンを具備し、前記反射ミラー、前記冷却機構、前記温度検知装置が被覆体にて被覆され、かつ前記ペルチェと前記冷却用ファンに給電するためのケーブル及びコネクタを有するミラーユニットの温度制御方法であって、前記反射ミラーの冷却温度が周囲の空気の露点温度以下とならぬように温度制御し、前記反射ミラーの冷却作用と同時に前記反射ミラー表面の結露防止作用の二つの作用を両立可能な構成としたことを特徴とするレーザー加工機のミラー温度制御方法。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係るミラー温度制御機構を有するレーザー加工機の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る反射ミラーのペルチェ素子を用いた冷却機構の要部構成を示す側断面図、（ａ）は実施例１における説明図、（ｂ）は実施例２における説明図、図２は、本発明に係るペルチェ素子を用いたミラー温度制御機構を有するレーザー加工機の概略構成ブロック図、図３は、従来例におけるチラーによる冷却機構の概略構成を示す側面図である。
【００１７】
図面を参照して以下に説明する。
【００１８】
（実施例１）
レーザー加工機のレーザービーム伝送路中においては、反射ミラーＭｒは、３〜９個所設けられるのが一般的であり、レーザー光Ｌｅを反射して角度を変え、所望の経路に沿って前記レーザー光Ｌｅを加工点まで導く。
【００１９】
図２には、レーザー発振器と集光レンズにのみチラーを利用し、冷却配管を必要最小限に抑え、反射ミラーＭｒ背面にペルチェ素子Ｐｅと温度センサＳｔを設け，ＮＣ装置内にペルチェ素子Ｐｅ用の直流電源及び温度制御回路を設けた例をブロック図で示した。
【００２０】
反射ミラーＭｒにペルチェ効果を利用した冷却機構Ｋｃを具備し、この冷却機構Ｋｃ（図１（ａ））は、ペルチェ素子（Ｐｅｌｔｉｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ）Ｐｅを用い、該素子Ｐｅの低温側に反射ミラーＭｒを被着し、前記素子Ｐｅの高温側に放熱用の空冷フィンＦｉを設けると共に、反射ミラーＭｒの冷却温度が周囲の空気の露点温度以下とならぬように温度制御し、前記反射ミラーＭｒの冷却作用と同時に反射ミラーＭｒ表面の結露防止作用の二つの作用を両立可能な構成としてある。
【００２１】
反射ミラーＭｒ、ミラーホルダＨｍ、ペルチェ素子Ｐｅ、温度センサＳｔ、空冷フィンＦｉ及びこれらを被覆する被覆体から形成されるミラーユニットＹｍは、ケーブルコネクターを介して電源コードと着脱自在に構成される。
【００２２】
ペルチェ素子Ｐｅに供給される電力は通常ＤＣ５〜２４Ｖであり、ペルチェ素子Ｐｅの極性を有する２本のリード線に接続される。
【００２３】
反射ミラーＭｒの近傍の温度上昇し易い個所に温度センサＳｔを設け、所定の温度または露点温度以下にならぬ様に温度制御を行うように構成されている。
【００２４】
上述の構成に基づいて作用を説明する。
【００２５】
レーザー発振器立ち上げと同時にペルチェ素子Ｐｅに通電し、レーザー光Ｌｅの光路変更反射動作に備える。
【００２６】
レーザー光Ｌｅの出力が大きく、反射ミラーＭｒの温度上昇が大きい場合、または反射ミラーＭｒが過度に冷却されて結露する虞が感知される場合は、反射ミラーＭｒの温度状況を監視している温度センサＳｔからの信号により、ペルチェ素子Ｐｅの電源ＯＮ／ＯＦＦ、電流量の加減調節（電圧調整）、等の制御操作により、また冷却用ファンＦａのＯＮ／ＯＦＦ制御も加えて、反射ミラーＭｒの温度を適正に保持するようになっている。
【００２７】
尚、ＮＣ装置内には反射ミラーＭｒ周囲の空気の露点温度を検出し、この検出値と温度センサＳｔから送られてくる温度値とを比較し、反射ミラーＭｒの温度が露点温度以下とならぬように、前述の温度制御操作を行うようになっている。
【００２８】
また、反射ミラーＭｒのメンテナンス時等でミラーユニットＹｍを外してレーザー加工機外へ持ち出す場合は、ケーブルコネクターを外すことによって、容易に実施することが出来る。
【００２９】
（実施例２）
実施例２では、前述の実施例１の構成に冷却用ファンＦａを付加した構成としたもので、ペルチェ素子Ｐｅの高温側に被着した空冷フィンＦｉの外側に更に冷却用ファンＦａを重設して冷却機構Ｋｃ′（図１（ｂ））を形成して放熱効果を更に高めると共に、反射ミラーＭｒの冷却温度が周囲の空気の露点温度以下とならぬように温度制御し、前記反射ミラーＭｒの冷却作用と同時に反射ミラーＭｒ表面の結露防止作用の二つの作用を両立可能な構成としたものである。
【００３０】
その他、作用等も含めて実施例１と同様であるので、以下の説明は省略する。
【００３１】
以上説明したように、レーザー光反射ミラーの冷却にペルチェ素子を利用したことにより、空冷方式よりも熱放出効率を良くし、水冷方式の問題点となる水配管を複数箇所有る反射ミラーの部分から無くし、水漏れ等の故障原因を無くし、更にメンテナンス時の作業性を向上させ得る等の効果が期待できる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、水配管を必要最小限とし、反射ミラー等の光学部品の水漏れによる損傷や、水配管による装置周りの煩雑さを解消し、メンテナンス時の作業性を向上させ、延いては冷却設備費の削減にも寄与することが出来る、という効果を呈する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る反射ミラーのペルチェ素子を用いた冷却機構の要部構成を示す側断面図、（ａ）は実施例１における説明図、（ｂ）は実施例２における説明図
【図２】 本発明に係るペルチェ素子を用いたミラー温度制御機構を有するレーザー加工機の概略構成ブロック図
【図３】 従来例におけるチラーによる冷却機構の概略構成を示す側面図
【符号の説明】
Ｌｅ レーザー光
Ｍｒ 反射ミラー
Ｈｍ ミラーホルダ
Ｐｅ ペルチェ素子
Ｓｔ 温度センサ
Ｆｉ 空冷フィン
Ｆａ 冷却用ファン
Ｋｃ、Ｋｃ′ 冷却機構
Ｙｍ、Ｙｍ′ ミラーユニット
Ｗ ワーク
【発明の属する技術分野】
この発明は、ミラー温度制御機構を有するレーザー加工機及びレーザー加工機のミラー温度制御方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
レーザー光反射ミラーは、レーザー加工機のレーザービーム伝送路中に、例えば、３〜９枚というように複数枚設けられており、使用／設置個所は一箇所に集中しておらず、冷却水用配管の設置しづらい個所を含めて加工機の可動部分全体に亙っているのが普通である。
【０００３】
そして、レーザー加工機の反射ミラーや集光レンズ等の光学部品は出来るだけ水等の液体から縁をきるのが望ましい。
【０００４】
また、レーザー光反射ミラーはメンテナンス時において、定期的にクリーニングを行う必要がある。
【０００５】
尚、特許第３０２９８６４号公報にミラーの冷却方法として、ミラーの一方を水の循環等により冷却する方法が提示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、上述のメンテナンス時において、水冷式の場合、冷却水配管は循環回路となってチラー（Ｃｈｉｌｌｅｒ）に直列に接続されており取り外すことが出来ない為、狭い場所でミラーに傷を付けないように作業を行わなければならず、水漏れの心配も無視できない。
【０００７】
レーザー光反射ミラーの冷却には、水冷方式の他に空冷方式があるが、レーザー発振器の高出力化に伴い空冷方式では、熱放出が間に合わず、冷却不足となって発振機能の低下、延いてはレーザー出力の低下を招来することとなる。
【０００８】
また、ミラーの冷却不足は、ミラー自体に熱歪を誘起し、レーザー光路にズレを起こさせる為、高精度加工には適応できないこととなる。
【０００９】
この発明は、上述の点に着目して成されたもので、水配管を必要最小限とし、反射ミラー等の光学部品の水漏れによる損傷や、水配管による装置周りの煩雑さを解消し、メンテナンス時の作業性を向上させ得るミラー温度制御機構を有するレーザー加工機及びレーザー加工機のミラー温度制御方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
この発明は、下記構成を備えることにより上記課題を解決できるものである。
【００１１】
（１）レーザー光を反射する反射ミラーと、ペルチェ素子を有する冷却機構と、温度検知装置を具備したミラーユニットであって、前記冷却機構は、前記ペルチェ素子の低温側に前記反射ミラーを被着し、前記ペルチェ素子の高温側に放熱用の空冷フィンを有し、該空冷フィンの外側に冷却用ファンを具備し、前記反射ミラー、前記冷却機構、前記温度検知装置が被覆体にて被覆され、かつ前記ペルチェ素子と前記冷却用ファンに給電するためのケーブル及びコネクタを有するミラーユニットを具備することを特徴とするレーザー加工機。
（２）レーザー光を反射する反射ミラーと、ペルチェ素子を有する冷却機構と、温度検知装置を具備したミラーユニットであって、前記冷却機構は、前記ペルチェ素子の低温側に前記反射ミラーを被着し、前記ペルチェ素子の高温側に放熱用の空冷フィンを有し、該空冷フィンの外側に冷却用ファンを具備し、前記反射ミラー、前記冷却機構、前記温度検知装置が被覆体にて被覆され、かつ前記ペルチェと前記冷却用ファンに給電するためのケーブル及びコネクタを有するミラーユニットの温度制御方法であって、前記反射ミラーの冷却温度が周囲の空気の露点温度以下とならぬように温度制御し、前記反射ミラーの冷却作用と同時に前記反射ミラー表面の結露防止作用の二つの作用を両立可能な構成としたことを特徴とするレーザー加工機のミラー温度制御方法。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明に係るミラー温度制御機構を有するレーザー加工機の実施の形態を説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係る反射ミラーのペルチェ素子を用いた冷却機構の要部構成を示す側断面図、（ａ）は実施例１における説明図、（ｂ）は実施例２における説明図、図２は、本発明に係るペルチェ素子を用いたミラー温度制御機構を有するレーザー加工機の概略構成ブロック図、図３は、従来例におけるチラーによる冷却機構の概略構成を示す側面図である。
【００１７】
図面を参照して以下に説明する。
【００１８】
（実施例１）
レーザー加工機のレーザービーム伝送路中においては、反射ミラーＭｒは、３〜９個所設けられるのが一般的であり、レーザー光Ｌｅを反射して角度を変え、所望の経路に沿って前記レーザー光Ｌｅを加工点まで導く。
【００１９】
図２には、レーザー発振器と集光レンズにのみチラーを利用し、冷却配管を必要最小限に抑え、反射ミラーＭｒ背面にペルチェ素子Ｐｅと温度センサＳｔを設け，ＮＣ装置内にペルチェ素子Ｐｅ用の直流電源及び温度制御回路を設けた例をブロック図で示した。
【００２０】
反射ミラーＭｒにペルチェ効果を利用した冷却機構Ｋｃを具備し、この冷却機構Ｋｃ（図１（ａ））は、ペルチェ素子（Ｐｅｌｔｉｅｒ Ｄｅｖｉｃｅ）Ｐｅを用い、該素子Ｐｅの低温側に反射ミラーＭｒを被着し、前記素子Ｐｅの高温側に放熱用の空冷フィンＦｉを設けると共に、反射ミラーＭｒの冷却温度が周囲の空気の露点温度以下とならぬように温度制御し、前記反射ミラーＭｒの冷却作用と同時に反射ミラーＭｒ表面の結露防止作用の二つの作用を両立可能な構成としてある。
【００２１】
反射ミラーＭｒ、ミラーホルダＨｍ、ペルチェ素子Ｐｅ、温度センサＳｔ、空冷フィンＦｉ及びこれらを被覆する被覆体から形成されるミラーユニットＹｍは、ケーブルコネクターを介して電源コードと着脱自在に構成される。
【００２２】
ペルチェ素子Ｐｅに供給される電力は通常ＤＣ５〜２４Ｖであり、ペルチェ素子Ｐｅの極性を有する２本のリード線に接続される。
【００２３】
反射ミラーＭｒの近傍の温度上昇し易い個所に温度センサＳｔを設け、所定の温度または露点温度以下にならぬ様に温度制御を行うように構成されている。
【００２４】
上述の構成に基づいて作用を説明する。
【００２５】
レーザー発振器立ち上げと同時にペルチェ素子Ｐｅに通電し、レーザー光Ｌｅの光路変更反射動作に備える。
【００２６】
レーザー光Ｌｅの出力が大きく、反射ミラーＭｒの温度上昇が大きい場合、または反射ミラーＭｒが過度に冷却されて結露する虞が感知される場合は、反射ミラーＭｒの温度状況を監視している温度センサＳｔからの信号により、ペルチェ素子Ｐｅの電源ＯＮ／ＯＦＦ、電流量の加減調節（電圧調整）、等の制御操作により、また冷却用ファンＦａのＯＮ／ＯＦＦ制御も加えて、反射ミラーＭｒの温度を適正に保持するようになっている。
【００２７】
尚、ＮＣ装置内には反射ミラーＭｒ周囲の空気の露点温度を検出し、この検出値と温度センサＳｔから送られてくる温度値とを比較し、反射ミラーＭｒの温度が露点温度以下とならぬように、前述の温度制御操作を行うようになっている。
【００２８】
また、反射ミラーＭｒのメンテナンス時等でミラーユニットＹｍを外してレーザー加工機外へ持ち出す場合は、ケーブルコネクターを外すことによって、容易に実施することが出来る。
【００２９】
（実施例２）
実施例２では、前述の実施例１の構成に冷却用ファンＦａを付加した構成としたもので、ペルチェ素子Ｐｅの高温側に被着した空冷フィンＦｉの外側に更に冷却用ファンＦａを重設して冷却機構Ｋｃ′（図１（ｂ））を形成して放熱効果を更に高めると共に、反射ミラーＭｒの冷却温度が周囲の空気の露点温度以下とならぬように温度制御し、前記反射ミラーＭｒの冷却作用と同時に反射ミラーＭｒ表面の結露防止作用の二つの作用を両立可能な構成としたものである。
【００３０】
その他、作用等も含めて実施例１と同様であるので、以下の説明は省略する。
【００３１】
以上説明したように、レーザー光反射ミラーの冷却にペルチェ素子を利用したことにより、空冷方式よりも熱放出効率を良くし、水冷方式の問題点となる水配管を複数箇所有る反射ミラーの部分から無くし、水漏れ等の故障原因を無くし、更にメンテナンス時の作業性を向上させ得る等の効果が期待できる。
【００３２】
【発明の効果】
本発明によれば、水配管を必要最小限とし、反射ミラー等の光学部品の水漏れによる損傷や、水配管による装置周りの煩雑さを解消し、メンテナンス時の作業性を向上させ、延いては冷却設備費の削減にも寄与することが出来る、という効果を呈する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明に係る反射ミラーのペルチェ素子を用いた冷却機構の要部構成を示す側断面図、（ａ）は実施例１における説明図、（ｂ）は実施例２における説明図
【図２】 本発明に係るペルチェ素子を用いたミラー温度制御機構を有するレーザー加工機の概略構成ブロック図
【図３】 従来例におけるチラーによる冷却機構の概略構成を示す側面図
【符号の説明】
Ｌｅ レーザー光
Ｍｒ 反射ミラー
Ｈｍ ミラーホルダ
Ｐｅ ペルチェ素子
Ｓｔ 温度センサ
Ｆｉ 空冷フィン
Ｆａ 冷却用ファン
Ｋｃ、Ｋｃ′ 冷却機構
Ｙｍ、Ｙｍ′ ミラーユニット
Ｗ ワーク
Claims (2)
- レーザー光を反射する反射ミラーと、ペルチェ素子を有する冷却機構と、温度検知装置を具備したミラーユニットであって、
前記冷却機構は、前記ペルチェ素子の低温側に前記反射ミラーを被着し、前記ペルチェ素子の高温側に放熱用の空冷フィンを有し、該空冷フィンの外側に冷却用ファンを具備し、
前記反射ミラー、前記冷却機構、前記温度検知装置が被覆体にて被覆され、かつ前記ペルチェ素子と前記冷却用ファンに給電するためのケーブル及びコネクタを有するミラーユニットを具備することを特徴とするレーザー加工機。 - レーザー光を反射する反射ミラーと、ペルチェ素子を有する冷却機構と、温度検知装置を具備したミラーユニットであって、
前記冷却機構は、前記ペルチェ素子の低温側に前記反射ミラーを被着し、前記ペルチェ素子の高温側に放熱用の空冷フィンを有し、該空冷フィンの外側に冷却用ファンを具備し、
前記反射ミラー、前記冷却機構、前記温度検知装置が被覆体にて被覆され、かつ前記ペルチェと前記冷却用ファンに給電するためのケーブル及びコネクタを有するミラーユニットの温度制御方法であって、
前記反射ミラーの冷却温度が周囲の空気の露点温度以下とならぬように温度制御し、前記反射ミラーの冷却作用と同時に前記反射ミラー表面の結露防止作用の二つの作用を両立可能な構成としたことを特徴とするレーザー加工機のミラー温度制御方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001162711A JP4667645B2 (ja) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | ミラー温度制御機構を有するレーザー加工機及びレーザー加工機のミラー温度制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001162711A JP4667645B2 (ja) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | ミラー温度制御機構を有するレーザー加工機及びレーザー加工機のミラー温度制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002346784A JP2002346784A (ja) | 2002-12-04 |
| JP4667645B2 true JP4667645B2 (ja) | 2011-04-13 |
Family
ID=19005798
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001162711A Expired - Fee Related JP4667645B2 (ja) | 2001-05-30 | 2001-05-30 | ミラー温度制御機構を有するレーザー加工機及びレーザー加工機のミラー温度制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4667645B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101949088B1 (ko) * | 2018-07-24 | 2019-02-15 | 장규호 | 무동력팬이 적용된 조립형 공기순환기 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5454968B2 (ja) * | 2012-02-14 | 2014-03-26 | 株式会社日本製鋼所 | レーザ照射方法及びその装置 |
| DK2875896T3 (en) * | 2013-11-22 | 2017-01-23 | Salvagnini Italia Spa | Laser cutting head for machine tool with a cooling unit attached to the head |
| JP6407841B2 (ja) * | 2015-11-18 | 2018-10-17 | ファナック株式会社 | クーラントを循環させるための循環路を備えるレーザ加工ヘッド |
| CN113523607B (zh) * | 2021-08-04 | 2023-07-14 | 广东宏石激光技术股份有限公司 | 一种光学温控装置、激光切割头及激光加工方法 |
Citations (5)
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|---|---|---|---|---|
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| JP2000164958A (ja) * | 1998-11-26 | 2000-06-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Ｌｄ励起レーザ発振方法とレーザ発振器、これによるレーザ加工装置 |
| JP2000334592A (ja) * | 1999-05-25 | 2000-12-05 | Mitsubishi Electric Corp | 光学反射鏡および光学反射鏡の冷却方法 |
| JP2001007433A (ja) * | 1999-06-17 | 2001-01-12 | Sunx Ltd | レーザマーカ |
| JP2001013297A (ja) * | 1999-06-30 | 2001-01-19 | Nikon Corp | 反射光学素子および露光装置 |
-
2001
- 2001-05-30 JP JP2001162711A patent/JP4667645B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2002346784A (ja) | 2002-12-04 |
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