JPH11156571A - レーザ加工装置 - Google Patents
レーザ加工装置Info
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- JPH11156571A JPH11156571A JP9343942A JP34394297A JPH11156571A JP H11156571 A JPH11156571 A JP H11156571A JP 9343942 A JP9343942 A JP 9343942A JP 34394297 A JP34394297 A JP 34394297A JP H11156571 A JPH11156571 A JP H11156571A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 故障診断と動作状態履歴記憶機能とを備え
たレーザ加工装置。 【解決手段】 各部の状態を検出する複数のセンサと、
各センサの出力から各部の動作状態を導出する第1の演
算手段と、センサの各出力と第1の演算手段の出力とを
記憶する第1の記憶手段と、基準値設定手段と、センサ
または第1の演算手段の出力と基準値とを比較し定めら
れた正常値範囲を越えたときに異常信号を出力する比較
手段と、センサおよび第1の演算手段の各出力が正常値
範囲を越える原因と各出力とを対のデータとして予め格
納しておくデータベースと、比較手段の出力を時系列に
記憶する第2の記憶手段と、異常原因究明時に指令によ
り第2の記憶手段からデータを読みだしデータベースを
検索して異常発生原因を推定する第2の演算手段と、第
2の演算手段の出力を異常発生前の一定期間データと共
に記憶する第3の記憶手段と、第3の記憶手段の記憶内
容を読み出して表示/警報する手段とを備えたレーザ加
工装置。
たレーザ加工装置。 【解決手段】 各部の状態を検出する複数のセンサと、
各センサの出力から各部の動作状態を導出する第1の演
算手段と、センサの各出力と第1の演算手段の出力とを
記憶する第1の記憶手段と、基準値設定手段と、センサ
または第1の演算手段の出力と基準値とを比較し定めら
れた正常値範囲を越えたときに異常信号を出力する比較
手段と、センサおよび第1の演算手段の各出力が正常値
範囲を越える原因と各出力とを対のデータとして予め格
納しておくデータベースと、比較手段の出力を時系列に
記憶する第2の記憶手段と、異常原因究明時に指令によ
り第2の記憶手段からデータを読みだしデータベースを
検索して異常発生原因を推定する第2の演算手段と、第
2の演算手段の出力を異常発生前の一定期間データと共
に記憶する第3の記憶手段と、第3の記憶手段の記憶内
容を読み出して表示/警報する手段とを備えたレーザ加
工装置。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は故障診断および動作
状態履歴記憶機能を備えたレーザ加工装置に関するもの
である。
状態履歴記憶機能を備えたレーザ加工装置に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】一般にレーザ加工装置は、その起動から
加工に至るまでには多くの準備工程を有し、また加工中
においても装置全体を良好に保つべく種々の制御機構が
働いている。
加工に至るまでには多くの準備工程を有し、また加工中
においても装置全体を良好に保つべく種々の制御機構が
働いている。
【0003】例えば、炭酸ガスレーザ加工装置において
は、起動に際して、 (1)放電管を真空状態に排気する。 (2)炭酸ガス、チッ素ガス、ヘリウムガス等の混合ガ
スからなる作動ガスを放電管に所定割合と圧力で注入す
る。 (3)ガス循環装置によって強制循環させる。 (4)ガス成分およびガス圧力が所定値に達したところ
で放電管に設けた電極間に高電圧電源から電圧を印加
し、放電させてガスを励起させる。(電極の外側に設け
た全反射鏡と半透過鏡との間で放電発光が共振状態とな
り、レーザ発振となる。) (5)放電が十分に安定したところで半透過鏡からレー
ザ光を取り出す。 の順に動作し、その後は出力されたレーザ光を反射ミラ
ーや集光レンズによって所定の位置に導き焦点を結ばせ
る。
は、起動に際して、 (1)放電管を真空状態に排気する。 (2)炭酸ガス、チッ素ガス、ヘリウムガス等の混合ガ
スからなる作動ガスを放電管に所定割合と圧力で注入す
る。 (3)ガス循環装置によって強制循環させる。 (4)ガス成分およびガス圧力が所定値に達したところ
で放電管に設けた電極間に高電圧電源から電圧を印加
し、放電させてガスを励起させる。(電極の外側に設け
た全反射鏡と半透過鏡との間で放電発光が共振状態とな
り、レーザ発振となる。) (5)放電が十分に安定したところで半透過鏡からレー
ザ光を取り出す。 の順に動作し、その後は出力されたレーザ光を反射ミラ
ーや集光レンズによって所定の位置に導き焦点を結ばせ
る。
【0004】一方、被加工物は、XYテーブル上に載置
されてテーブル位置をNC装置等によって制御して被加
工物上に導かれたレーザ光が所定の軌跡を描くように駆
動されて、切断、溶接等の加工が行なわれる。
されてテーブル位置をNC装置等によって制御して被加
工物上に導かれたレーザ光が所定の軌跡を描くように駆
動されて、切断、溶接等の加工が行なわれる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上記の従来装置におい
て、起動時に真空度が所定値に達しない、レーザ出力が
定格出力に達しない、または全くレーザ発振が行なわれ
ない、または加工不良が発生するなどの故障が生じるこ
とがある。これらの故障の原因を追求して修復すること
は、装置の操作ミスやそれに近いものであればユーザ側
でも比較的容易に判断できるが、ほとんどの場合はメー
カからサービスマンが出向いて直接装置を操作して、故
障発生時の現象の再現をし、そのときの現象から原因を
究明しなければならない。
て、起動時に真空度が所定値に達しない、レーザ出力が
定格出力に達しない、または全くレーザ発振が行なわれ
ない、または加工不良が発生するなどの故障が生じるこ
とがある。これらの故障の原因を追求して修復すること
は、装置の操作ミスやそれに近いものであればユーザ側
でも比較的容易に判断できるが、ほとんどの場合はメー
カからサービスマンが出向いて直接装置を操作して、故
障発生時の現象の再現をし、そのときの現象から原因を
究明しなければならない。
【0006】しかし、このような故障の発生は再現性の
あるときもあるが、再現実験時に必らずしも同じ原因で
故障が発生するとは限らず、また故障原因が事前に推定
できない。このためにユーザからの修理要請時に交換・
修理のために用意すべき部品が特定できず、サービスマ
ンは原因追求のための出張と、これによって得た内容か
ら原因解決のための取替部品の調達および修理作業のた
めの再出張とが必要となり、修理完了・再稼働までに多
くの時間を要することになる。この重複出張を避けよう
とすれば予め予測されるすべての部品を準備して出張し
なければならず、サービスマンの準備品が膨大な量とな
り、かつこのために在庫しておくべき部品数も多くなる
ために極めて不経済であった。もちろん、数回に1度や
数時間に1度のように再現性に乏しい故障のときには、
サービスマンが原因究明のために出張してもうまくその
現象に遭遇するとは限らないために原因不明となってし
まうこともあった。
あるときもあるが、再現実験時に必らずしも同じ原因で
故障が発生するとは限らず、また故障原因が事前に推定
できない。このためにユーザからの修理要請時に交換・
修理のために用意すべき部品が特定できず、サービスマ
ンは原因追求のための出張と、これによって得た内容か
ら原因解決のための取替部品の調達および修理作業のた
めの再出張とが必要となり、修理完了・再稼働までに多
くの時間を要することになる。この重複出張を避けよう
とすれば予め予測されるすべての部品を準備して出張し
なければならず、サービスマンの準備品が膨大な量とな
り、かつこのために在庫しておくべき部品数も多くなる
ために極めて不経済であった。もちろん、数回に1度や
数時間に1度のように再現性に乏しい故障のときには、
サービスマンが原因究明のために出張してもうまくその
現象に遭遇するとは限らないために原因不明となってし
まうこともあった。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は上記従来装置の
有する課題を解決し、故障発生時の原因究明を容易と
し、サービスマンが出張するときに予め電話連絡等で内
容を確認することによって故障原因の推定を可能とした
ものである。本発明は上記目的のために、レーザ発振
器、電源装置、ガス循環装置、真空排気装置、レーザビ
ーム導光系統およびこれらのための各制御装置等を備え
たレーザ加工装置において、レーザ加工装置の各部の状
態を検出する複数のセンサと、上記各センサの出力を入
力としレーザ加工装置の各部の動作状態を導出する第1
の演算手段と、上記複数のセンサの各出力および上記第
1の演算手段の出力を時系列に一定期間記憶する第1の
記憶手段と、上記複数のセンサの各出力および第1の演
算手段の各出力に対応する正常値範囲を定める基準値設
定手段と、上記複数のセンサまたは第1の演算手段の出
力と基準値設定手段の設定値とを比較し上記センサの出
力または第1の演算手段の出力が基準値設定手段によっ
て定められた正常値範囲を越えたときに異常と判断して
異常信号を出力する比較手段と、上記センサおよび第1
の演算手段の各出力が正常値範囲を越える原因と上記セ
ンサおよび第1の演算手段の各出力とを対のデータとし
て予め格納しておくデータベースと、上記比較手段の出
力を時系列に一定期間記憶する第2の記憶手段と、異常
原因究明時に指令により第2の記憶手段から異常発生時
のデータを読みだしデータベースを検索して異常発生原
因を推定する第2の演算手段と、第2の演算手段の出力
を異常発生前の期間を含む一定期間の第1の記憶手段に
記憶されたデータと共に記憶する第3の記憶手段と、第
3の記憶手段の記憶内容を読み出して表示および/また
は警報を発生する表示/警報手段とを備えたレーザ加工
装置を提案したものである。
有する課題を解決し、故障発生時の原因究明を容易と
し、サービスマンが出張するときに予め電話連絡等で内
容を確認することによって故障原因の推定を可能とした
ものである。本発明は上記目的のために、レーザ発振
器、電源装置、ガス循環装置、真空排気装置、レーザビ
ーム導光系統およびこれらのための各制御装置等を備え
たレーザ加工装置において、レーザ加工装置の各部の状
態を検出する複数のセンサと、上記各センサの出力を入
力としレーザ加工装置の各部の動作状態を導出する第1
の演算手段と、上記複数のセンサの各出力および上記第
1の演算手段の出力を時系列に一定期間記憶する第1の
記憶手段と、上記複数のセンサの各出力および第1の演
算手段の各出力に対応する正常値範囲を定める基準値設
定手段と、上記複数のセンサまたは第1の演算手段の出
力と基準値設定手段の設定値とを比較し上記センサの出
力または第1の演算手段の出力が基準値設定手段によっ
て定められた正常値範囲を越えたときに異常と判断して
異常信号を出力する比較手段と、上記センサおよび第1
の演算手段の各出力が正常値範囲を越える原因と上記セ
ンサおよび第1の演算手段の各出力とを対のデータとし
て予め格納しておくデータベースと、上記比較手段の出
力を時系列に一定期間記憶する第2の記憶手段と、異常
原因究明時に指令により第2の記憶手段から異常発生時
のデータを読みだしデータベースを検索して異常発生原
因を推定する第2の演算手段と、第2の演算手段の出力
を異常発生前の期間を含む一定期間の第1の記憶手段に
記憶されたデータと共に記憶する第3の記憶手段と、第
3の記憶手段の記憶内容を読み出して表示および/また
は警報を発生する表示/警報手段とを備えたレーザ加工
装置を提案したものである。
【0008】また本発明は上記のレーザ加工装置に用い
る第1の演算手段として、上記複数のセンサの出力の時
間的変化から上記レーザ加工装置の各部の状態を算出す
る機能を有する演算手段としたレーザ加工装置を提案し
たものである。
る第1の演算手段として、上記複数のセンサの出力の時
間的変化から上記レーザ加工装置の各部の状態を算出す
る機能を有する演算手段としたレーザ加工装置を提案し
たものである。
【0009】また本発明は、上記レーザ加工装置に用い
る第1の演算手段として上記複数のセンサのうちの特定
のセンサの出力が他のセンサのいずれに関連して適否が
発生するかを対応づける機能を備えた手段であり、上記
第1の記憶手段は、上記特定のセンサの出力と上記第1
の演算手段によって対応づけられた他のセンサの出力と
を対として時系列で一定期間記憶する手段としたレーザ
加工装置を提案したものである。
る第1の演算手段として上記複数のセンサのうちの特定
のセンサの出力が他のセンサのいずれに関連して適否が
発生するかを対応づける機能を備えた手段であり、上記
第1の記憶手段は、上記特定のセンサの出力と上記第1
の演算手段によって対応づけられた他のセンサの出力と
を対として時系列で一定期間記憶する手段としたレーザ
加工装置を提案したものである。
【0010】さらにまた本発明は、上記データベースと
して、複数のセンサのうちの特定のセンサの出力または
上記第1の演算手段の特定の出力が他のセンサまたは上
記第1の演算手段の他の出力のいずれに関連して適否が
発生するかを対応づけるデータを含むものとしたレーザ
加工装置を提案したものである。
して、複数のセンサのうちの特定のセンサの出力または
上記第1の演算手段の特定の出力が他のセンサまたは上
記第1の演算手段の他の出力のいずれに関連して適否が
発生するかを対応づけるデータを含むものとしたレーザ
加工装置を提案したものである。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は本発明を実施するときの装
置の実施の形態の例を示す図である。同図において、1
は放電管、2は放電管1の一方の端部に設けられた全反
射鏡であり、3は放電管1の他方の端部に全反射鏡2と
対向して設けられた半透過鏡であり、放電管1、全反射
鏡2および半透過鏡3によってレーザ共振器を構成す
る。4はガス循環用ブロワであり、放電管1に対するレ
ーザ作動用ガスを強制循環させる。5aおよび5bは熱
交換器であり、放電管1内で温度上昇したガスを冷却
し、またブロワ4にて発熱したガスを冷却する。6a、
6bはガス配管であり、放電管1とブロワ4および熱交
換器5a、5bを接続してガス通路を形成する。7は排
気用ポンプであり、起動前に放電管およびガス配管内を
真空に排気し、レーザ発振中は放電によって劣化したレ
ーザ作動ガスを排出するものである。9a、9bは放電
用電力を供給するための高電圧電源であり、同図の場合
相互に直列に接続され中央が接地された電源91a、9
2aおよび91b、92bからなる。10は半透過鏡3
から出力されるレーザ発振器出力センサであり、11
a、11b、12a、12bはそれぞれ電極であり、高
電圧電源9a、9bから供給される電力によって放電管
1内のガスを励起し、グロー放電を発生する。131な
いし133は放電管1から出力されたレーザ光を経路を
所定の方向に屈曲させるベンドミラー、134は遮蔽筒
であり、ベンドミラー131ないし133とともに出力
光導光系13を構成する。14は出力光導光系13の先
端に設けられたレーザ光出力ヘッドであり、所望の位置
にレーザ光の焦点を結ばせるための集光レンズ14aお
よびアシストガスを供給するためのノズル14bからな
る。15は炭酸ガスボンベ15a、減圧弁15b、元圧
センサ15c、絞り弁15dおよび流量センサ15eか
らなる炭酸ガス供給系である。16はチッ素ガスボンベ
16a、減圧弁16b、元圧センサ16c、絞り弁16
dおよび流量センサ16eからなるチッ素ガス供給系で
ある。17はヘリウムガスボンベ17a、減圧弁17
b、元圧センサ17c、絞り弁17dおよび流量センサ
17eからなるヘリウムガス供給系である。18は圧縮
空気源18a、減圧弁18b、元圧センサ18c、絞り
弁18d、流量センサ18eからなり、出力光導光系1
3内に清浄空気を外気圧よりわずかに高い圧力で供給し
てベンドミラー部等の汚れを防止するためのエヤパージ
を行うエア供給系である。19はレーザ加工時に溶融し
た被加工物を吹き飛ばしまたは加工部を酸化から保護す
るためのアシストガス供給系であり、アシストガスボン
ベ19a、減圧弁19b、元圧センサ19c、絞り弁1
9dおよび流量センサ19eからなる。20はガス温度
センサ、21は全反射ミラー温度センサ、22ベンドミ
ラー温度センサ、23は放電管内圧力センサである。2
5は被加工物載置テーブル28を平面内で位置決めさせ
るためのNC装置であり、X軸駆動機構26、およびY
軸駆動機構27を有し、それぞれ速度センサ26aおよ
び27bを有する。
置の実施の形態の例を示す図である。同図において、1
は放電管、2は放電管1の一方の端部に設けられた全反
射鏡であり、3は放電管1の他方の端部に全反射鏡2と
対向して設けられた半透過鏡であり、放電管1、全反射
鏡2および半透過鏡3によってレーザ共振器を構成す
る。4はガス循環用ブロワであり、放電管1に対するレ
ーザ作動用ガスを強制循環させる。5aおよび5bは熱
交換器であり、放電管1内で温度上昇したガスを冷却
し、またブロワ4にて発熱したガスを冷却する。6a、
6bはガス配管であり、放電管1とブロワ4および熱交
換器5a、5bを接続してガス通路を形成する。7は排
気用ポンプであり、起動前に放電管およびガス配管内を
真空に排気し、レーザ発振中は放電によって劣化したレ
ーザ作動ガスを排出するものである。9a、9bは放電
用電力を供給するための高電圧電源であり、同図の場合
相互に直列に接続され中央が接地された電源91a、9
2aおよび91b、92bからなる。10は半透過鏡3
から出力されるレーザ発振器出力センサであり、11
a、11b、12a、12bはそれぞれ電極であり、高
電圧電源9a、9bから供給される電力によって放電管
1内のガスを励起し、グロー放電を発生する。131な
いし133は放電管1から出力されたレーザ光を経路を
所定の方向に屈曲させるベンドミラー、134は遮蔽筒
であり、ベンドミラー131ないし133とともに出力
光導光系13を構成する。14は出力光導光系13の先
端に設けられたレーザ光出力ヘッドであり、所望の位置
にレーザ光の焦点を結ばせるための集光レンズ14aお
よびアシストガスを供給するためのノズル14bからな
る。15は炭酸ガスボンベ15a、減圧弁15b、元圧
センサ15c、絞り弁15dおよび流量センサ15eか
らなる炭酸ガス供給系である。16はチッ素ガスボンベ
16a、減圧弁16b、元圧センサ16c、絞り弁16
dおよび流量センサ16eからなるチッ素ガス供給系で
ある。17はヘリウムガスボンベ17a、減圧弁17
b、元圧センサ17c、絞り弁17dおよび流量センサ
17eからなるヘリウムガス供給系である。18は圧縮
空気源18a、減圧弁18b、元圧センサ18c、絞り
弁18d、流量センサ18eからなり、出力光導光系1
3内に清浄空気を外気圧よりわずかに高い圧力で供給し
てベンドミラー部等の汚れを防止するためのエヤパージ
を行うエア供給系である。19はレーザ加工時に溶融し
た被加工物を吹き飛ばしまたは加工部を酸化から保護す
るためのアシストガス供給系であり、アシストガスボン
ベ19a、減圧弁19b、元圧センサ19c、絞り弁1
9dおよび流量センサ19eからなる。20はガス温度
センサ、21は全反射ミラー温度センサ、22ベンドミ
ラー温度センサ、23は放電管内圧力センサである。2
5は被加工物載置テーブル28を平面内で位置決めさせ
るためのNC装置であり、X軸駆動機構26、およびY
軸駆動機構27を有し、それぞれ速度センサ26aおよ
び27bを有する。
【0012】図1の装置において、加工開始前に排気ポ
ンプ7を駆動して、放電管1内を真空にした後に炭酸ガ
ス、チッ素ガスおよびヘリウムガスの各絞り弁15a、
16a、17aを開いて所定量の混合ガスをガス配管6
a、6bを経て放電管1に供給し、所定圧になったとこ
ろで高電圧電源9a、9bから各電極11a、12aお
よび11b、12b間にそれぞれ供給して放電を開始す
る。この放電発光が全反射鏡2および半透過鏡3との間
で共振増幅されてその一部がレーザ出力光として半透過
鏡を通って出力される。この間レーザ作動ガスはブロワ
ー4にて強制循環され、途中で発生した熱は熱交換器5
a、5bにて外部に放出される。
ンプ7を駆動して、放電管1内を真空にした後に炭酸ガ
ス、チッ素ガスおよびヘリウムガスの各絞り弁15a、
16a、17aを開いて所定量の混合ガスをガス配管6
a、6bを経て放電管1に供給し、所定圧になったとこ
ろで高電圧電源9a、9bから各電極11a、12aお
よび11b、12b間にそれぞれ供給して放電を開始す
る。この放電発光が全反射鏡2および半透過鏡3との間
で共振増幅されてその一部がレーザ出力光として半透過
鏡を通って出力される。この間レーザ作動ガスはブロワ
ー4にて強制循環され、途中で発生した熱は熱交換器5
a、5bにて外部に放出される。
【0013】放電管1から出力されたレーザ光は出力セ
ンサ10にて検出されるとともにベンドミラー131な
いし133にて適宜屈曲されてヘッド14に導びかれ
る。ヘッド14に導かれたレーザ光は集光レンズ14a
にて所定の位置に焦点を結ぶように集光され被加工物に
照射されて被加工物の加熱溶融に用いられる。一方NC
装置はレーザ出力開始に連動して被加工物載置テーブル
28をX・Y平面上で所定のデータに沿って駆動し、こ
の結果、被加工物には予め定められた軌跡に沿った加工
が施されることになる。
ンサ10にて検出されるとともにベンドミラー131な
いし133にて適宜屈曲されてヘッド14に導びかれ
る。ヘッド14に導かれたレーザ光は集光レンズ14a
にて所定の位置に焦点を結ぶように集光され被加工物に
照射されて被加工物の加熱溶融に用いられる。一方NC
装置はレーザ出力開始に連動して被加工物載置テーブル
28をX・Y平面上で所定のデータに沿って駆動し、こ
の結果、被加工物には予め定められた軌跡に沿った加工
が施されることになる。
【0014】図2は図1の装置に用いる制御装置の実施
の形態を示す図である。同図において、MEM1は各セ
ンサの出力と第1の演算手段の出力とを対として時系列
に一定期間記憶し必要時に読み出す第1の記憶手段、M
EM2は比較手段の出力を時系列に一定期間記憶する第
2の記憶手段、MEM3は第2の記憶手段MEM2の出
力を異常発生以前の期間を含む一定期間の第1の記憶手
段MEM1の出力と共に記憶する第3の記憶手段、DS
Pは表示手段であり、正常値範囲を越えたセンサ出力、
第1の演算結果、推定される不良原因および関連する他
のセンサ出力や他の第1の演算結果などを表示する。D
Bはデータベースであり、各センサおよび後述する中央
処理装置CPUによって行われる第1の演算結果が正常
値範囲をこえる原因を各センサおよび第1の演算手段の
演算対象と対のデータとして予め記憶格納しておき、異
常発生時に異常と判断されたセンサまたは第1の演算手
段の演算対象と異常状態とを検索キーとして検索してそ
の原因を読み出すためのものである。CPUは中央処理
装置でありマイクロコンピュータからなり、各センサか
らの検出信号、動作指令スイッチからの指令信号を処理
するとともに各センサからの入力信号を受けて動作状態
を算出する第1の演算手段、各センサおよび第1の演算
結果に対する正常値範囲を定める基準値の設定、各出力
と基準値とを比較し異常時に異常信号を発する比較手段
および異常発生時に各センサ出力または第1の演算手段
の演算結果に対する異常発生原因を後述するデータベー
スDBから検索し原因を推定する第2の演算手段を兼ね
る。また、高電圧電源制御装置PC、ガス供給系統制御
装置GC、ガス循環排気系制御装置VC、被加工物載置
テーブル位置制御用NC制御装置NC、データベースD
B、第1ないし第3の記憶手段MEM1ないしMEM3
および表示手段DSPをそれぞれ統括制御する。同図に
おいて、その他は図1に示した装置の各構成を関連する
もののみ略号で示してある。
の形態を示す図である。同図において、MEM1は各セ
ンサの出力と第1の演算手段の出力とを対として時系列
に一定期間記憶し必要時に読み出す第1の記憶手段、M
EM2は比較手段の出力を時系列に一定期間記憶する第
2の記憶手段、MEM3は第2の記憶手段MEM2の出
力を異常発生以前の期間を含む一定期間の第1の記憶手
段MEM1の出力と共に記憶する第3の記憶手段、DS
Pは表示手段であり、正常値範囲を越えたセンサ出力、
第1の演算結果、推定される不良原因および関連する他
のセンサ出力や他の第1の演算結果などを表示する。D
Bはデータベースであり、各センサおよび後述する中央
処理装置CPUによって行われる第1の演算結果が正常
値範囲をこえる原因を各センサおよび第1の演算手段の
演算対象と対のデータとして予め記憶格納しておき、異
常発生時に異常と判断されたセンサまたは第1の演算手
段の演算対象と異常状態とを検索キーとして検索してそ
の原因を読み出すためのものである。CPUは中央処理
装置でありマイクロコンピュータからなり、各センサか
らの検出信号、動作指令スイッチからの指令信号を処理
するとともに各センサからの入力信号を受けて動作状態
を算出する第1の演算手段、各センサおよび第1の演算
結果に対する正常値範囲を定める基準値の設定、各出力
と基準値とを比較し異常時に異常信号を発する比較手段
および異常発生時に各センサ出力または第1の演算手段
の演算結果に対する異常発生原因を後述するデータベー
スDBから検索し原因を推定する第2の演算手段を兼ね
る。また、高電圧電源制御装置PC、ガス供給系統制御
装置GC、ガス循環排気系制御装置VC、被加工物載置
テーブル位置制御用NC制御装置NC、データベースD
B、第1ないし第3の記憶手段MEM1ないしMEM3
および表示手段DSPをそれぞれ統括制御する。同図に
おいて、その他は図1に示した装置の各構成を関連する
もののみ略号で示してある。
【0015】図1および図2の装置において、運転指令
箱HTから起動指令が入力されると、中央処理装置CP
Uは放電管内を一旦真空に排気し、所定の真空度まで排
気されたことが放電管内圧力センサ23にて検出される
と各ガス絞り弁15d、16d、17dを所定開度まで
開き、レーザ作動用の混合ガスを放電管内に供給する。
同時にブロワ4を運転し、供給されたガスを循環させる
とともに高電圧電源9a、9bを起動して電極11aと
12aおよび11bと12bとの間にそれぞれ高電圧を
供給してこれらの間に放電を開始させる。このとき各ガ
スの供給量はそれぞれ流量センサ15e、16e、17
eで検出され所定流量となるようにそれぞれ絞り弁15
d、16d、17dおよび減圧弁15b、16b、17
bが制御され、同時に各ガスの元圧とともに各流量が中
央処理装置CPUにフィードバックされる。このとき高
電圧電源9a、9bの出力電圧、出力電流も同時に電圧
センサ93a、93bおよび電流センサ94a、94b
にて検出され他のセンサの出力とともに中央処理装置C
PUに入力される。中央処理装置CPUはこれらの検出
値と予め設定された設定値とを比較し、差が減少するよ
うにそれぞれを制御する。
箱HTから起動指令が入力されると、中央処理装置CP
Uは放電管内を一旦真空に排気し、所定の真空度まで排
気されたことが放電管内圧力センサ23にて検出される
と各ガス絞り弁15d、16d、17dを所定開度まで
開き、レーザ作動用の混合ガスを放電管内に供給する。
同時にブロワ4を運転し、供給されたガスを循環させる
とともに高電圧電源9a、9bを起動して電極11aと
12aおよび11bと12bとの間にそれぞれ高電圧を
供給してこれらの間に放電を開始させる。このとき各ガ
スの供給量はそれぞれ流量センサ15e、16e、17
eで検出され所定流量となるようにそれぞれ絞り弁15
d、16d、17dおよび減圧弁15b、16b、17
bが制御され、同時に各ガスの元圧とともに各流量が中
央処理装置CPUにフィードバックされる。このとき高
電圧電源9a、9bの出力電圧、出力電流も同時に電圧
センサ93a、93bおよび電流センサ94a、94b
にて検出され他のセンサの出力とともに中央処理装置C
PUに入力される。中央処理装置CPUはこれらの検出
値と予め設定された設定値とを比較し、差が減少するよ
うにそれぞれを制御する。
【0016】放電管1内における放電が確立するとレー
ザ光が半透過鏡3を通して出力され、レーザ光導光系1
3のベンドミラー131ないし133によってヘッド部
14に導かれ、集光レンズ14aにて所定の位置に焦点
を結ぶように集光される。この集光位置に対応するよう
に被加工物を位置決めさせることによって加工が行なわ
れる。
ザ光が半透過鏡3を通して出力され、レーザ光導光系1
3のベンドミラー131ないし133によってヘッド部
14に導かれ、集光レンズ14aにて所定の位置に焦点
を結ぶように集光される。この集光位置に対応するよう
に被加工物を位置決めさせることによって加工が行なわ
れる。
【0017】この間、全反射鏡温度Tml、放電管内圧力
Pn 、放電管内ガス温度Tg 、ベンドミラー温度Tb 、
レーザ作動用各ガスの元圧Pci、Pni、Phi、各ガスの
流量Lc 、Ln 、Lh 、エヤパージ元圧Pai、エヤパー
ジ量La 、アシストガス元圧Pgi、アシストガス流量L
g 、被加工物載置テーブルのX・Y各軸方向移動速度
(x、y)等が一定時間毎に各センサ21、23、2
0、22、15cないし19c、15eないし19e、
26a、27a等にて検出され中央処理装置CPUに各
検出時刻データとともに入力される。中央処理装置CP
Uにおいては、これらの入力データ各部の動作状態を演
算し(第1の演算)、各関連するデータとともに第1の
記憶手段MEM1に時系列に順次記憶する。この記憶手
段MEM1としては一回の運転期間中のデータをすべて
記憶できるだけの容量のもの、例えば大容量の磁気ディ
スク装置等を用いてもよいが、実際には加工中はこれら
のデータはあまり変化しないのが通常であり、逆に大き
く変化したときは異常事態の発生を意味し、加工不良あ
るいはレーザ発振そのものの中止等が生じることにな
る。このため、通常これらの異常発生時には装置の稼働
を中止することになる。したがって第1の記憶手段ME
M1もこの異常発生の前後の一定期間のデータを記憶し
ておけば十分である場合が多い。そこで第1の記憶手段
MEM1として数分ないし10数分程度のデータを記憶
する容量のものを用い、容量いっぱいまでのデータを記
憶した後は最も古いデータを1組消去して、次の新しい
データを書き込むようにして順次更新する方式のものを
用いのが望ましい。
Pn 、放電管内ガス温度Tg 、ベンドミラー温度Tb 、
レーザ作動用各ガスの元圧Pci、Pni、Phi、各ガスの
流量Lc 、Ln 、Lh 、エヤパージ元圧Pai、エヤパー
ジ量La 、アシストガス元圧Pgi、アシストガス流量L
g 、被加工物載置テーブルのX・Y各軸方向移動速度
(x、y)等が一定時間毎に各センサ21、23、2
0、22、15cないし19c、15eないし19e、
26a、27a等にて検出され中央処理装置CPUに各
検出時刻データとともに入力される。中央処理装置CP
Uにおいては、これらの入力データ各部の動作状態を演
算し(第1の演算)、各関連するデータとともに第1の
記憶手段MEM1に時系列に順次記憶する。この記憶手
段MEM1としては一回の運転期間中のデータをすべて
記憶できるだけの容量のもの、例えば大容量の磁気ディ
スク装置等を用いてもよいが、実際には加工中はこれら
のデータはあまり変化しないのが通常であり、逆に大き
く変化したときは異常事態の発生を意味し、加工不良あ
るいはレーザ発振そのものの中止等が生じることにな
る。このため、通常これらの異常発生時には装置の稼働
を中止することになる。したがって第1の記憶手段ME
M1もこの異常発生の前後の一定期間のデータを記憶し
ておけば十分である場合が多い。そこで第1の記憶手段
MEM1として数分ないし10数分程度のデータを記憶
する容量のものを用い、容量いっぱいまでのデータを記
憶した後は最も古いデータを1組消去して、次の新しい
データを書き込むようにして順次更新する方式のものを
用いのが望ましい。
【0018】中央処理装置CPUにおいては、各センサ
の出力と基準値とを比較し、異常発生の有無を判断す
る。異常発生時にはそのときのセンサおよび動作状態演
算(第1の演算)結果を第2の記憶手段MEM2に記憶
する。次に異常原因を究明する作業時において、作業者
からの指令によりこれらを読み出してこれらを検索キー
としてデータベースDBを検索し、異常となった原因を
推定し(第2の演算)、異常発生以前から異常発生後に
至る一定期間の第1の記憶手段MEM1の記憶データと
共に第3の記憶手段MEM3に記憶し、異常原因の究明
のために作業者から指令されたときにこれを読み出して
表示手段DSPに出力すると共に、警報の発振、装置動
作禁止などの必要な処理を実行する。
の出力と基準値とを比較し、異常発生の有無を判断す
る。異常発生時にはそのときのセンサおよび動作状態演
算(第1の演算)結果を第2の記憶手段MEM2に記憶
する。次に異常原因を究明する作業時において、作業者
からの指令によりこれらを読み出してこれらを検索キー
としてデータベースDBを検索し、異常となった原因を
推定し(第2の演算)、異常発生以前から異常発生後に
至る一定期間の第1の記憶手段MEM1の記憶データと
共に第3の記憶手段MEM3に記憶し、異常原因の究明
のために作業者から指令されたときにこれを読み出して
表示手段DSPに出力すると共に、警報の発振、装置動
作禁止などの必要な処理を実行する。
【0019】次に図1の装置において図2の制御装置の
中央処理装置CPUの行う演算処理の例について説明す
る。
中央処理装置CPUの行う演算処理の例について説明す
る。
【0020】まず、始めに各部の動作状態を算出する第
1の演算処理と第1の記憶手段MEM1への記憶内容の
例について説明する。
1の演算処理と第1の記憶手段MEM1への記憶内容の
例について説明する。
【0021】(真空到達度の演算例)装置の起動に際し
て排気ポンプ7を運転して放電管1およびガス配管6
a、6b内の気体を排気し真空にする工程があるが、こ
の真空排気工程において正常であれば一定時間tc の後
に所定の真空度Va に達するはずである。そこで管内圧
力センサ23の検出信号を監視し時刻t=tc 時におけ
る管内圧力Pn を真空到達度Va として記憶する。 (真空立上り速度の演算例)単位時間Δt毎に管内圧力
センサ23の検出信号Pn をサンプリングし前回のサン
プリング値Pn-1 と比較して変化率 Vs =(Pn-1 −Pn )/Δt を真空立上り速度として単位時間Δt毎に算出し、第1
の記憶手段MEM1に記憶する。 (真空リーク度の演算例)真空排気完了後の単位時間Δ
t毎の管内圧力センサ23の検出信号Pn をサンプリン
グし、前回のサンプリング値Pn-1 と比較してその変化
率 Vl =(Pn −Pn-1 )/Δt を真空リーク度として単位時間Δt毎に算出し、第1の
記憶手段MEM1に記憶する。 (管内圧力安定性の演算例)起動完了、またはレーザ発
振出力中に管内圧力センサ23の検出信号Pn を単位時
間Δt毎にサンプリングし、その間の最大値Pmax と最
小値Pmin との差ΔPn =(Pmax −Pmin )の管内圧
力設定値Po に対する比率 Ps =1−ΔPn /Po を圧力安定性として算出し、炭酸ガス元圧センサ15
c、チッ素ガス元圧センサ16c、ヘリウムガス元圧セ
ンサ17cの各出力Pci、Pni、Phiおよび炭酸ガス流
量センサ15e、チッ素ガス流量センサ16e、ヘリウ
ムガス流量センサ17eの各出力Lc 、Ln 、Lh とと
もに第1の記憶手段MEM1に記憶する。 (ガス混合比の演算例)装置起動完了後に、炭酸ガス流
量センサ15e、チッ素ガス流量センサ16e、ヘリウ
ムガス流量センサ17eの各検出信号Lc 、Ln 、Lh
を単位時間毎にサンプリングし、これらから各ガスの混
合比率を演算する。 炭酸ガス混合比率 αc =Lc /(Lc +Ln +Lh ) チッ素ガス混合比率 αn =Ln /(Lc +Ln +Lh ) ヘリウムガス混合比率 αh =Lh /(Lc +Ln +Lh ) 各混合比率αc 、αn 、αh を各ガスの流量Lc 、Ln
、Lh および各ガスの元圧Pci、Pni、Phiとともに
各1組のデータとして第1の記憶手段MEM1に記憶す
る。 (ガス流量安定性の演算例)単位時間Δt毎に各ガスの
流量Lc 、Ln 、Lh をサンプリングし、この間におけ
る最大値Lcmax、Lnmax、Lhmaxと最小値Lcmin、Lnm
in、Lhminとの差ΔLsc=Lcmax−Lcmin、ΔLsn=L
nmax−Lnmin、ΔLsh=Lhmax−Lhminの各流量設定値
Lco、Lno、Lhoに対する比率をつぎの演算式によって
求めて流量の安定性を算出する。 炭酸ガス流量安定性 Lsc=1−ΔLsc/Lco チッ素ガス流量安定性 Lsn=1−ΔLsn/Lno ヘリウムガス流量安定性 Lsh=1−ΔLsh/Lho 各ガスの流量安定性Lsc、Lsn、Lshをそれぞれのガス
流量Lc 、Ln 、Lh および元圧Pci、Pni、Phiと各
1組のデータとして第1の記憶手段MEM1に記憶す
る。 (放電電力の演算例)レーザ出力中の電圧センサ93
a、93b、電流センサ94a、94bの各出力Dea、
Deb、Dia、Dibを単位時間毎にサンプリングし放電電
力 Dpa=Dea・Dia Dpb=Deb・Dib を演算し、各サンプリング時の電圧De 、電流Di 、ガ
ス混合比αc 、αn 、αh 、ガス流量Lc 、Ln 、Lh
および放電管内圧力Pn とともに第1の記憶手段MEM
1に記憶する。 (放電安定性の演算例)レーザ出力中の放電電力Dpnを
単位時間Δt毎にサンプリングし、この間に置ける最大
値Dpmaxと最小値Dpminとの差ΔDp =Dpmax−Dpmin
の放電電力設定値Dpoに対する比率 Ds =1−ΔDp /Dpo を放電安定性のデータとしてサンプリング時の放電電力
Dp 、ガス混合比αc 、αn 、αh 、ガス流量Lc 、L
n 、Lh および放電管内圧力Pn とともに第1の記憶手
段MEM1に記憶する。 (被加工物載置テーブル移動速度の演算例)X軸速度セ
ンサ26a、Y軸速度センサ27aの各出力をx、yを
単位時間毎にサンプリングし、加工速度 v=(x2 +y2 )1/2 を演算し、各軸方向の速度成分x、yとともに第1の記
憶手段MEM1に記憶する。
て排気ポンプ7を運転して放電管1およびガス配管6
a、6b内の気体を排気し真空にする工程があるが、こ
の真空排気工程において正常であれば一定時間tc の後
に所定の真空度Va に達するはずである。そこで管内圧
力センサ23の検出信号を監視し時刻t=tc 時におけ
る管内圧力Pn を真空到達度Va として記憶する。 (真空立上り速度の演算例)単位時間Δt毎に管内圧力
センサ23の検出信号Pn をサンプリングし前回のサン
プリング値Pn-1 と比較して変化率 Vs =(Pn-1 −Pn )/Δt を真空立上り速度として単位時間Δt毎に算出し、第1
の記憶手段MEM1に記憶する。 (真空リーク度の演算例)真空排気完了後の単位時間Δ
t毎の管内圧力センサ23の検出信号Pn をサンプリン
グし、前回のサンプリング値Pn-1 と比較してその変化
率 Vl =(Pn −Pn-1 )/Δt を真空リーク度として単位時間Δt毎に算出し、第1の
記憶手段MEM1に記憶する。 (管内圧力安定性の演算例)起動完了、またはレーザ発
振出力中に管内圧力センサ23の検出信号Pn を単位時
間Δt毎にサンプリングし、その間の最大値Pmax と最
小値Pmin との差ΔPn =(Pmax −Pmin )の管内圧
力設定値Po に対する比率 Ps =1−ΔPn /Po を圧力安定性として算出し、炭酸ガス元圧センサ15
c、チッ素ガス元圧センサ16c、ヘリウムガス元圧セ
ンサ17cの各出力Pci、Pni、Phiおよび炭酸ガス流
量センサ15e、チッ素ガス流量センサ16e、ヘリウ
ムガス流量センサ17eの各出力Lc 、Ln 、Lh とと
もに第1の記憶手段MEM1に記憶する。 (ガス混合比の演算例)装置起動完了後に、炭酸ガス流
量センサ15e、チッ素ガス流量センサ16e、ヘリウ
ムガス流量センサ17eの各検出信号Lc 、Ln 、Lh
を単位時間毎にサンプリングし、これらから各ガスの混
合比率を演算する。 炭酸ガス混合比率 αc =Lc /(Lc +Ln +Lh ) チッ素ガス混合比率 αn =Ln /(Lc +Ln +Lh ) ヘリウムガス混合比率 αh =Lh /(Lc +Ln +Lh ) 各混合比率αc 、αn 、αh を各ガスの流量Lc 、Ln
、Lh および各ガスの元圧Pci、Pni、Phiとともに
各1組のデータとして第1の記憶手段MEM1に記憶す
る。 (ガス流量安定性の演算例)単位時間Δt毎に各ガスの
流量Lc 、Ln 、Lh をサンプリングし、この間におけ
る最大値Lcmax、Lnmax、Lhmaxと最小値Lcmin、Lnm
in、Lhminとの差ΔLsc=Lcmax−Lcmin、ΔLsn=L
nmax−Lnmin、ΔLsh=Lhmax−Lhminの各流量設定値
Lco、Lno、Lhoに対する比率をつぎの演算式によって
求めて流量の安定性を算出する。 炭酸ガス流量安定性 Lsc=1−ΔLsc/Lco チッ素ガス流量安定性 Lsn=1−ΔLsn/Lno ヘリウムガス流量安定性 Lsh=1−ΔLsh/Lho 各ガスの流量安定性Lsc、Lsn、Lshをそれぞれのガス
流量Lc 、Ln 、Lh および元圧Pci、Pni、Phiと各
1組のデータとして第1の記憶手段MEM1に記憶す
る。 (放電電力の演算例)レーザ出力中の電圧センサ93
a、93b、電流センサ94a、94bの各出力Dea、
Deb、Dia、Dibを単位時間毎にサンプリングし放電電
力 Dpa=Dea・Dia Dpb=Deb・Dib を演算し、各サンプリング時の電圧De 、電流Di 、ガ
ス混合比αc 、αn 、αh 、ガス流量Lc 、Ln 、Lh
および放電管内圧力Pn とともに第1の記憶手段MEM
1に記憶する。 (放電安定性の演算例)レーザ出力中の放電電力Dpnを
単位時間Δt毎にサンプリングし、この間に置ける最大
値Dpmaxと最小値Dpminとの差ΔDp =Dpmax−Dpmin
の放電電力設定値Dpoに対する比率 Ds =1−ΔDp /Dpo を放電安定性のデータとしてサンプリング時の放電電力
Dp 、ガス混合比αc 、αn 、αh 、ガス流量Lc 、L
n 、Lh および放電管内圧力Pn とともに第1の記憶手
段MEM1に記憶する。 (被加工物載置テーブル移動速度の演算例)X軸速度セ
ンサ26a、Y軸速度センサ27aの各出力をx、yを
単位時間毎にサンプリングし、加工速度 v=(x2 +y2 )1/2 を演算し、各軸方向の速度成分x、yとともに第1の記
憶手段MEM1に記憶する。
【0022】その他炭酸ガス元圧Pci、チッ素ガス元圧
Pni、ヘリウムガス元圧Phi、アシストガス元圧Pgi、
エヤ元圧Pai、アシストガス流量Lg 、エヤパージ流量
La、放電管内ガス温度Tg 、ミラー温度Tml、Tb 、
発振器レーザ出力El などは各部のセンサからの出力を
単位時間毎にサンプリングして第1の記憶手段MEM1
に記憶する。
Pni、ヘリウムガス元圧Phi、アシストガス元圧Pgi、
エヤ元圧Pai、アシストガス流量Lg 、エヤパージ流量
La、放電管内ガス温度Tg 、ミラー温度Tml、Tb 、
発振器レーザ出力El などは各部のセンサからの出力を
単位時間毎にサンプリングして第1の記憶手段MEM1
に記憶する。
【0023】つぎに第1の演算結果と基準値とを比較
し、定められた正常範囲を越えたときに異常と判断する
比較手段の内容の例を説明する。 (真空到達度の比較例)装置の起動に際して排気ポンプ
7を運転して放電管1およびガス配管6a、6b内の気
体を排気し真空にする工程において、管内圧力センサ2
3の検出信号を監視し時刻t=tc 時における管内圧力
Pn を基準値と比較して、もし管内圧力Pn が基準値V
a よりも高ければ異常と判断する。 (真空立上り速度の比較例)単位時間Δt毎に管内圧力
センサ23の検出信号Pn をサンプリングし算出した変
化率 Vs =(Pn-1 −Pn )/Δt を基準値Vsoと比較して、もし真空立上り速度Vs が基
準値Vsoよりも低ければ異常と判断する。 (真空リーク度の比較例)真空排気完了後の単位時間Δ
t毎の管内圧力センサ23の検出信号Pn をサンプリン
グし、算出した変化率 Vl =(Pn −Pn-1 )/Δt を基準値Vloと比較して、もし真空リーク度Vl が基準
値Vloよりも高ければ異常と判断する。 (管内圧力安定性の比較例)単位時間Δt毎に、管内圧
力安定性 Ps =1−ΔPn /Po を基準値Psoと比較して、もし管内圧力安定性Ps が基
準値Psoよりも低く、その差が許容値よりも大きいけれ
ば異常と判断する。 (ガス混合比の比較例)装置起動完了後の単位時間Δt
毎に、各ガスの混合比率 炭酸ガス混合比率 αc =Lc /(Lc +Ln +Lh ) チッ素ガス混合比率 αn =Ln /(Lc +Ln +Lh ) ヘリウムガス混合比率 αh =Lh /(Lc +Ln +Lh ) を基準値と比較して、もし混合比率αc 、αn 、αh と
基準値αco、αno、αhoとの差が許容値よりも大きいと
きは異常と判断する。 (ガス流量安定性の比較例)単位時間Δt毎に、炭酸ガ
ス流量安定性 Lsc=1−ΔLsc/Lco チッ素ガス流量安定性 Lsn=1−ΔLsn/Lno ヘリウムガス流量安定性 Lsh=1−ΔLsh/Lho を基準値Lsoと比較して、もし流量安定性Lsc、Lsn、
Lshが基準値Lsoよりも低く、かつその差が許容値より
も大きければ異常と判断する。 (放電電力の比較例)単位時間Δt毎に、レーザ出力中
の放電電力 Dpa=Dea・Dia Dpb=Deb・Dib を基準値Dpoと比較して、もし放電電力Dpa、Dpbと基
準値Dpoとの差が許容値よりも大きければ異常と判断す
る。 (放電安定性の比較例)単位時間Δt毎に、レーザ出力
中の放電安定性 Ds =1−ΔDp /Dpo を基準値Dsoと比較し、もしDs が基準値Dsoよりも低
くその差が許容値よりも大きければ異常と判断する。 (被加工物載置テーブル移動速度の比較例)単位時間Δ
t毎に、X軸速度xおよびY軸速度yから算出された加
工速度 v=(x2 +y2 )1/2 を基準値vo と比較して、もし加工速度vと基準値vo
との差が許容値よりも大きければ異常と判断する。
し、定められた正常範囲を越えたときに異常と判断する
比較手段の内容の例を説明する。 (真空到達度の比較例)装置の起動に際して排気ポンプ
7を運転して放電管1およびガス配管6a、6b内の気
体を排気し真空にする工程において、管内圧力センサ2
3の検出信号を監視し時刻t=tc 時における管内圧力
Pn を基準値と比較して、もし管内圧力Pn が基準値V
a よりも高ければ異常と判断する。 (真空立上り速度の比較例)単位時間Δt毎に管内圧力
センサ23の検出信号Pn をサンプリングし算出した変
化率 Vs =(Pn-1 −Pn )/Δt を基準値Vsoと比較して、もし真空立上り速度Vs が基
準値Vsoよりも低ければ異常と判断する。 (真空リーク度の比較例)真空排気完了後の単位時間Δ
t毎の管内圧力センサ23の検出信号Pn をサンプリン
グし、算出した変化率 Vl =(Pn −Pn-1 )/Δt を基準値Vloと比較して、もし真空リーク度Vl が基準
値Vloよりも高ければ異常と判断する。 (管内圧力安定性の比較例)単位時間Δt毎に、管内圧
力安定性 Ps =1−ΔPn /Po を基準値Psoと比較して、もし管内圧力安定性Ps が基
準値Psoよりも低く、その差が許容値よりも大きいけれ
ば異常と判断する。 (ガス混合比の比較例)装置起動完了後の単位時間Δt
毎に、各ガスの混合比率 炭酸ガス混合比率 αc =Lc /(Lc +Ln +Lh ) チッ素ガス混合比率 αn =Ln /(Lc +Ln +Lh ) ヘリウムガス混合比率 αh =Lh /(Lc +Ln +Lh ) を基準値と比較して、もし混合比率αc 、αn 、αh と
基準値αco、αno、αhoとの差が許容値よりも大きいと
きは異常と判断する。 (ガス流量安定性の比較例)単位時間Δt毎に、炭酸ガ
ス流量安定性 Lsc=1−ΔLsc/Lco チッ素ガス流量安定性 Lsn=1−ΔLsn/Lno ヘリウムガス流量安定性 Lsh=1−ΔLsh/Lho を基準値Lsoと比較して、もし流量安定性Lsc、Lsn、
Lshが基準値Lsoよりも低く、かつその差が許容値より
も大きければ異常と判断する。 (放電電力の比較例)単位時間Δt毎に、レーザ出力中
の放電電力 Dpa=Dea・Dia Dpb=Deb・Dib を基準値Dpoと比較して、もし放電電力Dpa、Dpbと基
準値Dpoとの差が許容値よりも大きければ異常と判断す
る。 (放電安定性の比較例)単位時間Δt毎に、レーザ出力
中の放電安定性 Ds =1−ΔDp /Dpo を基準値Dsoと比較し、もしDs が基準値Dsoよりも低
くその差が許容値よりも大きければ異常と判断する。 (被加工物載置テーブル移動速度の比較例)単位時間Δ
t毎に、X軸速度xおよびY軸速度yから算出された加
工速度 v=(x2 +y2 )1/2 を基準値vo と比較して、もし加工速度vと基準値vo
との差が許容値よりも大きければ異常と判断する。
【0024】その他炭酸ガス元圧Pci、チッ素ガス元圧
Pni、ヘリウムガス元圧Phi、アシストガス元圧Pgi、
エヤ元圧Pai、アシストガス流量Lg 、エヤパージ流量
La、放電管内ガス温度Tg 、ミラー温度Tm 、Tmb、
発振器レーザ出力El などは各部のセンサからの出力を
単位時間Δt毎にサンプリングして基準値と比較し差が
許容値よりも大きいときは異常と判断する。
Pni、ヘリウムガス元圧Phi、アシストガス元圧Pgi、
エヤ元圧Pai、アシストガス流量Lg 、エヤパージ流量
La、放電管内ガス温度Tg 、ミラー温度Tm 、Tmb、
発振器レーザ出力El などは各部のセンサからの出力を
単位時間Δt毎にサンプリングして基準値と比較し差が
許容値よりも大きいときは異常と判断する。
【0025】次に各センサおよび第1の演算結果がそれ
ぞれ基準値に対して許容範囲外となって異常と判断され
たときの原因と考えられる不良箇所を推定する第2の演
算処理において検索するデータベースDBに記憶格納す
べき内容について説明する (各ガス元圧異常)各ガスの元圧が許容値よりも低下し
たときは異常と判断されるが、この場合は該当ガスの元
圧が本当に不足しているときと、元圧は十分であるが供
給口のバルブが閉じていたり詰まっていたりすることも
考えられるので、データベースDBには「元圧不足」の
異常信号に対して、「元圧不足」と「供給口詰まり」の
両方を推定される原因として格納しておく。 (真空到達度異常)排気ポンプの起動から所定時間経過
しても真空度が予定値に達しないときは「真空到達度異
常」が出力されるが、この原因としては「排気ポンプ異
常」、「配管接続部の緩み」、「Oリングによるシール
不良」、「管の破損」などが考えられるのでこれらをデ
ータベースDBに格納しておく。 (真空立上り速度異常)、(真空リーク度異常) 両方とも上記の真空到達度異常に対する原因と同じもの
が考えられるので、同じデータをデータベースDBに格
納しておく。 (圧力安定性異常)上記の原因に加えて「ガス供給量の
不足」が考えられるのでこれも同時に格納しておく。 (ガス混合比異常)ガス混合比の異常は、「各ガスの流
量」が原因であり、各ガス流量は「各ガスの元圧」にも
影響されるのでこれらを同時に格納しておく。 (ガス流量安定性異常)ガス流量安定性の異常は、「ガ
ス流量」、「ガス元圧」、のほかに「ガス供給口の狭搾
・詰まり」が考えられるのでこれらを同時に格納してお
く。 (放電電力異常)放電電力の異常の原因としては、「放
電電圧」、「放電電流」、「高電圧電源装置」、「ガス
流量」、「ガス圧力」、「ガス流量安定性」、「ブロア
性能」、「絶縁不足」などの異常が考えられるのでこれ
らを同時に格納しておく。
ぞれ基準値に対して許容範囲外となって異常と判断され
たときの原因と考えられる不良箇所を推定する第2の演
算処理において検索するデータベースDBに記憶格納す
べき内容について説明する (各ガス元圧異常)各ガスの元圧が許容値よりも低下し
たときは異常と判断されるが、この場合は該当ガスの元
圧が本当に不足しているときと、元圧は十分であるが供
給口のバルブが閉じていたり詰まっていたりすることも
考えられるので、データベースDBには「元圧不足」の
異常信号に対して、「元圧不足」と「供給口詰まり」の
両方を推定される原因として格納しておく。 (真空到達度異常)排気ポンプの起動から所定時間経過
しても真空度が予定値に達しないときは「真空到達度異
常」が出力されるが、この原因としては「排気ポンプ異
常」、「配管接続部の緩み」、「Oリングによるシール
不良」、「管の破損」などが考えられるのでこれらをデ
ータベースDBに格納しておく。 (真空立上り速度異常)、(真空リーク度異常) 両方とも上記の真空到達度異常に対する原因と同じもの
が考えられるので、同じデータをデータベースDBに格
納しておく。 (圧力安定性異常)上記の原因に加えて「ガス供給量の
不足」が考えられるのでこれも同時に格納しておく。 (ガス混合比異常)ガス混合比の異常は、「各ガスの流
量」が原因であり、各ガス流量は「各ガスの元圧」にも
影響されるのでこれらを同時に格納しておく。 (ガス流量安定性異常)ガス流量安定性の異常は、「ガ
ス流量」、「ガス元圧」、のほかに「ガス供給口の狭搾
・詰まり」が考えられるのでこれらを同時に格納してお
く。 (放電電力異常)放電電力の異常の原因としては、「放
電電圧」、「放電電流」、「高電圧電源装置」、「ガス
流量」、「ガス圧力」、「ガス流量安定性」、「ブロア
性能」、「絶縁不足」などの異常が考えられるのでこれ
らを同時に格納しておく。
【0026】上記の各センサ出力と演算内容、1組とし
て記憶するデータ、関連するセンサ出力として同時に記
憶すべきセンサ出力等の例をまとめたものを図3および
図4に示す。両図において、同時に記憶する関連センサ
出力の欄に示してあるデータ項目を同じサンプリング時
に取り込んで1組のデータとして記憶するものを示して
いる。それ故、各データを取り込むサンプリングのタイ
ミングは図3および図4の関連センサ出力に関してのみ
同時であればよく、関連センサ出力の欄に記載以外のセ
ンサ出力同志は異なるタイミングでもよい。
て記憶するデータ、関連するセンサ出力として同時に記
憶すべきセンサ出力等の例をまとめたものを図3および
図4に示す。両図において、同時に記憶する関連センサ
出力の欄に示してあるデータ項目を同じサンプリング時
に取り込んで1組のデータとして記憶するものを示して
いる。それ故、各データを取り込むサンプリングのタイ
ミングは図3および図4の関連センサ出力に関してのみ
同時であればよく、関連センサ出力の欄に記載以外のセ
ンサ出力同志は異なるタイミングでもよい。
【0027】図3および図4から見ても各データは相互
に大きく関連しており、これらの関連データを明確にす
ることにより、万一加工不良や、装置停止などの事故が
発生したときにその原因究明が極めて容易になるもので
ある。
に大きく関連しており、これらの関連データを明確にす
ることにより、万一加工不良や、装置停止などの事故が
発生したときにその原因究明が極めて容易になるもので
ある。
【0028】このようにして記憶されたデータは、故障
発生時において装置の作動状態をチェツクするときに適
宜読みだして表示手段DSPに表示して判断資料として
利用する。この場合、図3の左端欄の各センサ単体に関
して個別にこれらから演算手段にて得られるデータおよ
び同時記憶してあるデータや推定原因を表示するもので
もよいが、関係する部分のデータをまとめて一覧表にし
て表示するように中央処理装置CPUにプログラムして
おくと、さらにデータの活用度が高くなる。
発生時において装置の作動状態をチェツクするときに適
宜読みだして表示手段DSPに表示して判断資料として
利用する。この場合、図3の左端欄の各センサ単体に関
して個別にこれらから演算手段にて得られるデータおよ
び同時記憶してあるデータや推定原因を表示するもので
もよいが、関係する部分のデータをまとめて一覧表にし
て表示するように中央処理装置CPUにプログラムして
おくと、さらにデータの活用度が高くなる。
【0029】図5ないし図7はこのように関連するデー
タをまとめて表示するときの例を示したものであり、図
5は炭酸ガス混合比率異常時に他の関連するデータとと
もに一覧表にしたものを示し、図6は放電電力異常時に
他の関連するデータと共に一覧表示した例、図7はガス
温度異常時に他の関連するデータと共に一覧表示した例
をそれぞれ示したものである。
タをまとめて表示するときの例を示したものであり、図
5は炭酸ガス混合比率異常時に他の関連するデータとと
もに一覧表にしたものを示し、図6は放電電力異常時に
他の関連するデータと共に一覧表示した例、図7はガス
温度異常時に他の関連するデータと共に一覧表示した例
をそれぞれ示したものである。
【0030】上記の第2の演算手段の出力を記憶した第
3の記憶手段MEM3から読み出したデータの表示は、
陰極線ディスプレイ装置の画面に表示するものはもちろ
ん、他の表示手段、例えばプリンタにより印刷出力する
ものでもよい。
3の記憶手段MEM3から読み出したデータの表示は、
陰極線ディスプレイ装置の画面に表示するものはもちろ
ん、他の表示手段、例えばプリンタにより印刷出力する
ものでもよい。
【0031】なお、上記においては、レーザ作動用ガス
として炭酸ガス、チッ素ガスおよびヘリウムガスを別々
の供給源から流量調整弁を介して供給し、レーザ加工装
置の内部において混合する方式のものを示したが、これ
らのガスを予め混合したものを単一の供給源から供給す
るようにした装置においては各ガスに関する元圧セン
サ、流量センサは混合ガスに対する単一のものでよいの
はもちろんである。
として炭酸ガス、チッ素ガスおよびヘリウムガスを別々
の供給源から流量調整弁を介して供給し、レーザ加工装
置の内部において混合する方式のものを示したが、これ
らのガスを予め混合したものを単一の供給源から供給す
るようにした装置においては各ガスに関する元圧セン
サ、流量センサは混合ガスに対する単一のものでよいの
はもちろんである。
【0032】さらにまた、本発明は炭酸ガス、チッ素ガ
ス、ヘリウムガスの混合ガスを作動ガスとするものに限
らず、これらに他のガスを追加したものや他のガスと置
換したものにも適用できる。
ス、ヘリウムガスの混合ガスを作動ガスとするものに限
らず、これらに他のガスを追加したものや他のガスと置
換したものにも適用できる。
【0033】
【発明の効果】本発明は、上記の通り、レーザ加工装置
の各部にセンサを設け、各センサの出力を一定のサンプ
リング周期でサンプリングして、各サンプリング時のセ
ンサの各出力からレーザ加工装置の各部の動作状態を演
算により導出し、これらのセンサ出力と演算結果とから
不良原因究明時に予め定めておいた現象と原因との関係
を示すデータベースを検索して不良原因を推定して記憶
しておき、これらのデータを読み出して異常となったセ
ンサ出力などと共に出力して表示/警報をするものであ
るので故障発生に至る経過が明確に記録され、かつその
原因と考えられる要素が示されるので、故障原因の追求
・確定が極めて容易となるものである。
の各部にセンサを設け、各センサの出力を一定のサンプ
リング周期でサンプリングして、各サンプリング時のセ
ンサの各出力からレーザ加工装置の各部の動作状態を演
算により導出し、これらのセンサ出力と演算結果とから
不良原因究明時に予め定めておいた現象と原因との関係
を示すデータベースを検索して不良原因を推定して記憶
しておき、これらのデータを読み出して異常となったセ
ンサ出力などと共に出力して表示/警報をするものであ
るので故障発生に至る経過が明確に記録され、かつその
原因と考えられる要素が示されるので、故障原因の追求
・確定が極めて容易となるものである。
【図1】本発明の装置の実施の形態の例を示す図であ
る。
る。
【図2】図1の装置の制御装置の例を示す図である。
【図3】各センサ出力と演算内容、1組として記憶する
データ、関連するセンサ出力として同時に記憶すべきセ
ンサ出力等の例をまとめ図である。
データ、関連するセンサ出力として同時に記憶すべきセ
ンサ出力等の例をまとめ図である。
【図4】各センサ出力と演算内容、1組として記憶する
データ、関連するセンサ出力として同時に記憶すべきセ
ンサ出力等の例をまとめ図である。
データ、関連するセンサ出力として同時に記憶すべきセ
ンサ出力等の例をまとめ図である。
【図5】ガス混合比率異常時の表示例を示す図である。
【図6】放電電力異常時の表示例を示す図である。
【図7】ガス温度異常時の表示例を示す図である。
1 放電管 2 全反射鏡 3 半透過鏡 4 ブロワ 5a、5b 熱交換器 6a、6b ガス配管 7 排気ポンプ 9a、9b 高電圧電源 91a、91b、92a、92b 電源 93a、93b 電圧センサ 94a、94b 電流センサ 10 レーザ出力センサ 11a、11b 陽極 12a、12b 陰極 13 出力導光系 131〜133 ベンドミラー 134 遮へい筒 14 ヘッド 14a 集光レンズ 14b ノズル 15 炭酸ガス供給系 15a 炭酸ガスボンベ 16 チッ素ガス供給系 16a チッ素ガスボンベ 17 ヘリウムガス供給系 17a ヘリウムガスボンベ 19a アシストガスボンベ 15b、16b、17b、18b、19b 減圧弁 15c、16c、17c、18c、19c 元圧セン
サ 15d、16d、17d、18d、19d 絞り弁 15e、16e、17e、18e、19e 流量計 18 パージ用エヤ供給系 18a エヤ源 19 アシストガス供給系 20 ガス温度センサ 21 全反射ミラー温度センサ 22 ベンドミラー温度センサ 23 放電管内ガス圧力センサ 25 NC装置 26 X軸駆動機構 26a X軸方向速度センサ 27 Y軸駆動機構 27a Y軸方向速度センサ 28 被加工物載置テーブル CPU 中央処理装置(演算手段) MEM1 第1の記憶手段 MEM2 第2の記憶手段 MEM3 第3の記憶手段 DB データベース NC 被加工物載置テーブル位置制御装置 DSP 表示装置 PC 高電圧電源制御装置 VC ガス循環排気系制御装置 GC ガス供給系制御装置 HT 運転指令箱
サ 15d、16d、17d、18d、19d 絞り弁 15e、16e、17e、18e、19e 流量計 18 パージ用エヤ供給系 18a エヤ源 19 アシストガス供給系 20 ガス温度センサ 21 全反射ミラー温度センサ 22 ベンドミラー温度センサ 23 放電管内ガス圧力センサ 25 NC装置 26 X軸駆動機構 26a X軸方向速度センサ 27 Y軸駆動機構 27a Y軸方向速度センサ 28 被加工物載置テーブル CPU 中央処理装置(演算手段) MEM1 第1の記憶手段 MEM2 第2の記憶手段 MEM3 第3の記憶手段 DB データベース NC 被加工物載置テーブル位置制御装置 DSP 表示装置 PC 高電圧電源制御装置 VC ガス循環排気系制御装置 GC ガス供給系制御装置 HT 運転指令箱
Claims (4)
- 【請求項1】 レーザ発振器、電源装置、ガス循環装
置、真空排気装置、レーザビーム導光系統およびこれら
のための各制御装置等を備えたレーザ加工装置におい
て、前記レーザ加工装置の各部の状態を検出する複数の
センサと、前記各センサの出力を入力とし前記レーザ加
工装置の各部の動作状態を導出する第1の演算手段と、
前記複数のセンサの各出力および前記第1の演算手段の
出力を時系列に一定期間記憶する第1の記憶手段と、前
記複数のセンサの各出力および前記第1の演算手段の各
出力に対応する正常値範囲を定める基準値設定手段と、
前記複数のセンサまたは前記第1の演算手段の出力と前
記基準値設定手段の設定値とを比較し前記センサの出力
または前記第1の演算手段の出力が前記基準値設定手段
によって定められた正常値範囲を越えたときに異常と判
断して異常信号を出力する比較手段と、前記センサおよ
び前記第1の演算手段の各出力が前記正常値範囲を越え
る原因と前記センサおよび前記第1の演算手段の各出力
とを対のデータとして予め格納しておくデータベース
と、前記比較手段の出力を時系列に一定期間記憶する第
2の記憶手段と、異常原因究明時に指令により前記第2
の記憶手段から異常発生時のデータを読みだし前記デー
タベースを検索して異常発生原因を推定する第2の演算
手段と、前記第2の演算手段の出力を異常発生前の期間
を含む一定期間の前記第1の記憶手段に記憶されたデー
タと共に記憶する第3の記憶手段と、前記第3の記憶手
段の記憶内容を読み出して表示および/または警報を発
生する表示/警報手段とを備えたレーザ加工装置。 - 【請求項2】 前記第1の演算手段は、前記複数のセン
サの出力の時間的変化から前記レーザ加工装置の各部の
状態を算出する機能を有する演算手段である請求項1に
記載のレーザ加工装置。 - 【請求項3】 前記第1の演算手段は、前記複数のセン
サのうちの特定のセンサの出力が他のセンサのいずれに
関連して適否が発生するかを対応づける機能を備えた手
段であり、前記第1の記憶再生手段は、前記特定のセン
サの出力と前記第1の演算手段によって対応づけられた
他のセンサの出力とを対として時系列で一定期間記憶す
る手段である請求項1または2のいずれかに記載のレー
ザ加工装置。 - 【請求項4】 前記データベースは、前記複数のセンサ
のうちの特定のセンサの出力または前記第1の演算手段
の特定の出力が他のセンサまたは前記第1の演算手段の
他の出力のいずれに関連して適否が発生するかを対応づ
けるデータを含む請求項1ないし3のいずれかに記載の
レーザ加工装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9343942A JPH11156571A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | レーザ加工装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9343942A JPH11156571A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | レーザ加工装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11156571A true JPH11156571A (ja) | 1999-06-15 |
Family
ID=18365439
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9343942A Withdrawn JPH11156571A (ja) | 1997-11-28 | 1997-11-28 | レーザ加工装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11156571A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012053297A1 (ja) * | 2010-10-19 | 2012-04-26 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工機制御装置およびレーザ加工機制御方法 |
JP2012253937A (ja) * | 2011-06-03 | 2012-12-20 | Toyota Motor Corp | 充電ステータス記録方法 |
US11043784B2 (en) | 2017-05-31 | 2021-06-22 | Gigaphoton Inc. | Laser apparatus and EUV light generation system |
-
1997
- 1997-11-28 JP JP9343942A patent/JPH11156571A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2012053297A1 (ja) * | 2010-10-19 | 2012-04-26 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工機制御装置およびレーザ加工機制御方法 |
CN103167928A (zh) * | 2010-10-19 | 2013-06-19 | 三菱电机株式会社 | 激光加工机控制装置及激光加工机控制方法 |
JP5301039B2 (ja) * | 2010-10-19 | 2013-09-25 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工機制御装置およびレーザ加工機制御方法 |
US9492884B2 (en) | 2010-10-19 | 2016-11-15 | Mitsubishi Electric Corporation | Control device and control method for laser processing machine |
JP2012253937A (ja) * | 2011-06-03 | 2012-12-20 | Toyota Motor Corp | 充電ステータス記録方法 |
US11043784B2 (en) | 2017-05-31 | 2021-06-22 | Gigaphoton Inc. | Laser apparatus and EUV light generation system |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041125 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041125 |
|
A977 | Report on retrieval |
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|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20070613 |