JPS61262476A

JPS61262476A - レ−ザ加工機の光伝送用ミラ−装置の結露防止方法

Info

Publication number: JPS61262476A
Application number: JP60102734A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sako; 宏迫; Masahiro Suzuki; 正弘鈴木
Original assignee: Amada Co Ltd
Current assignee: Amada Co Ltd
Priority date: 1985-05-16
Filing date: 1985-05-16
Publication date: 1986-11-20

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］この発明は、レーザ加工機の光伝送用ミラー装置の結露
防止方法に関するものである。

［従来の技術］レーザビームによって被加物を加工するレーザ加工機に
おける冷却水系統は、温度制御装置を内蔵しているチラ
ーユニットから冷却水を、内部ミラー、電極、及び熱交
換器等を内装するレーザ発振器と、このレーザ発振器か
ら発振されるレーザビームを伝送する光伝送用ミラーと
の冷却系に分岐して、再びこれらの各冷却系からチラー
ユニットへ循環還元させている。

［発明が解決しようとする問題点］上記のような冷却水系の途中をレーザ発振器と光伝送用
ミラーとの冷却系に分岐するも、温度制御方法は、一系
統である。通常、チラーユニットの冷却水設定温度は、
レーザ発振器の電極冷却や熱交換器の能力のために、約
１５〜２０℃に設定するのがほとんどである。ところが
、この温度制御が一系統であると１．外気の温度や湿度
が共・に高い場合には、容易に露点に達し易く、ミラー
表面は結露状態となり易いことがある。

このようにミラー表面が結露状態になると、空気中の塵
埃等を吸着し易くなり、ミラーの汚れの原因となる。更
に、この状態でレーザビームがミラーに入射すると、ミ
ラー表面では局部的なレーザビームの吸収を伴い、ミラ
ー表面が劣化され易く、ミラーの反射率低下やミラー寿
命を縮める等の原因となっていた。

特に、ミラーのレーザビームに対する反射率を高めたＥ
−８ミラー（Ｅｎｈａｎｃｅｄ　　３ｉ１ｖｅｒ　　Ｍ
ｉｒｒｏｒ）や、誘電体多層膜ミラーなどは、水分の影
響を受は易いため、これらのミラーの゛結露現象を極力
押える必要がある。

そこで、この発明は、レーザ加工機において、冷却系統
を、レーザ発振器本体と、光伝送用ミラーとの二系統に
分離し、特に光伝送用ミラーの冷却温度を外気温度及び
相対湿度を考慮して設定することによって、ミラーの結
露を防止しようとするものである。

［問題点を解決するための手段１この発明は、外気温度（Ａ）及び相対湿度（Ｂ）に基づ
く露点温度（Ｃ）と、レーザビーム１を伝送させるミラ
ー２０表面温度（Ｄ）との比較により、このミラー２を
結露しない温度に制御することを特徴とするレーザ加工
機の光伝送用ミラー装置の結露防止方法である。

［発明の作用］レーザ加工機は、レーザ発振器３から発振されるレーザ
ビーム１が、ミラー２によって反射され、集光レンズ等
を経て、加工台上の被加物に照射され、この被加工物の
加工を行うものであるが、外気温度（Ａ）と相対湿度（
Ｂ）とから演算される露点温度（Ｃ）と、該レーザビー
ム１を反射させるミラー２の表面温度（Ｄ）とが比較さ
れて、この露点温度（Ｃ）がミラー２の表面温度（Ｄ）
よりも例えば高いときは、このミラー２０表面ｔ１度（
Ｄ）を露点温度（Ｃ）と同等か又はこれより高い温度に
維持させるように制御して、このミラー２の表面を結露
しない温度に維持する。

［発明の効果］このように外気の露点温度（Ｃ）とミラー２の表面濃度
（Ｄ）との比較によって、このミラー２の表面温度（Ｄ
）が結露しない温度に自動制御されるため、外気の条件
が結露し易い状態にあっても、これに応じた結露しない
表面濃度に速やかに制御維持でき、正確な制御が行われ
る。

［実施例］第２図の空気線図において、乾球温度（Ａ）において、
相対湿度（Ｂ）は、通常、乾球温度（Ａ）と湿球温度（
Ｆ）との差から求められることは明らかである。そこで
、この相対源［（Ｂ）の雰囲気の基で、乾球温度（Ａ）
に保持されると、飽和１　（Ｇ）に従って、空気中に含
まれる最大水分量は決定されているので、余分な水分は
結露状態となる。このときの温度（Ｃ）が露点温度であ
る。

そこで、結露を防止するためには、外気濃度（Ａ）と相
対湿度（Ｂ）とから、ミラー２の表面温度（Ｄ）が露点
温度（Ｃ）に達することのないように制御する。このた
め、チラーユニットをレーザ発振器３を冷却する系統の
チラー４と、光伝送用ミラー２を冷却するチラー５とに
分離する。

チラー４とレーザ発振器３との間は、冷却水を循環させ
るようにパイプ８．９で連結されている。

又、チラー５と光伝送用ミラー２との藺は、ミラー２と
の藺は、ミラ−２裏面に接する冷却水室のマニホールド
６．７等を介して冷却水を循環させるようにパイプ１０
．１１で連結している。

レーザ発振器３は、加工機体１２の基部側に設けられて
、この加工機体の上側枠１３内に沿って筒状に包囲した
、レーザビーム室１４内に、該基部側からレーザ発振１
３によるレーザビーム１を入射しうる構成とし、このレ
ーザ発振器３の出口には、このレーザ光伝送を遮断しう
るシャッタ１５を設けている。レーザビーム空１４には
反射ミラー２を配設し、上側枠１３先端部の加工ヘッド
１６部において集光レンズ１７を設け、レーザビーム至
１４内のレーザビーム１は、これらの反射光伝送用゛ミ
ラー２及び集光レンズ１７等を経て、下方の加工台１８
上に供給される被加工物１９に照射される構成である。

又、チラー５は制御部２０をパイプ２１で送水して冷却
させる構成としている。

制御部２０は、外気温１！ｉ（Ａ＞を検出する気温セン
サ２２と、相対湿度（Ｂ）を検出する湿度センサ２３と
、光伝送用ミラー２の表面温度（Ｄ）を検出するミラー
瀉度センサ２４と、シャッタ１５の開閉を検出するシャ
ッタセンサ２５とを入力して、該チラー５の冷却温度を
制御すべく出力するものである。

シャッタ１５を閉じると、レーザビーム１は遮断されい
るため、ミラー２にレーザビーム１が入射せず、気温セ
ンサ２２による外気温度（Ａ）と、このミラ一温度セン
サ２４によるミラー２の表面温度（Ｄ）とは殆んど変ら
ないため、通常の雰囲気の基では結露が生じることはな
い。

又、シャッタ１５の閏はシャッタセンサ２５による信号
によって、制御部２０に入力して、チラー５の作動を解
除するように制御し、ミラー２には冷却水を循環させな
い。

従って、このように冷却水が流れないように制御される
と、ミラー２の表面温度（Ｄ）は外気温度（Ａ）の条件
のもとにおかれて、上記のように結露しない状態に維持
される。

次に、シャッタを開いたときは、レーザ発振器３から発
娠されるレーザビーム１が、レーザビーム室１４内に入
射して、各ミラー２で反射されて、集光レンズ１７から
加工台１８上の被加工物１９に照射されて、被加工物１
９を加工する。

これによってミラー２の表面温度（Ｄ）が上昇するが、
常に、ミラ一温度センサ２４ではこのミラ２の表面温度
（Ｄ）を検出している。

又、シャッタ１５の開きは、シャッタセンサ２５で検出
して、制御部２０によってチラー５の冷却水循環を行わ
せるように制御し、ミラー２へ冷却水を供給する。この
とき、チラー５の初期設定濃度は、気温センサ２２によ
る外気温度（Ａ）及び湿度センサ２３による相対湿度（
Ｂ）と比較して、露゛点温度（Ｃ）を避けるように設定
しておく。

このミラー２の表面温度（Ｄ）の上限濃度はミラー２の
表面に歪みを与えない程度に設定でき、初期値としてこ
の上限温度を設定しておき、この上限温度以下の温度範
囲にチラー５で冷却、乃至加温制御すればよい。

即ち、レーザビーム１による加工作業において、該ミラ
ー２及びレーザビーム室１４内の温度が上昇されるが、
このとき外気温度（Ａ）及び相対湿度（Ｂ）から判断し
て、表面温度（Ｄ）が露点温度（Ｃ）に達しないように
チラー５の設定温度を制御して、冷却水の循環によりこ
のミラー２の表面温度（Ｄ）を制御する。

例えば、チラー５の初期設定温度を露点温度（Ｃ）より
も低く設定すると、このチラー５によって冷却されるミ
ラー２の表面温度（Ｄ＞も露点表面では、結露しうろこ
とがある。

このときミラ一温度センサ２４がミラー２の表面温度（
Ｄ）を検出して、露点温度（Ｃ）と比較して、この露点
温度（Ｃ）が表面温度（Ｄ）よりも高いことが演算され
ると、これによってチラー５の温度を上昇すべく制御し
て、前記初期設定温度を高温側へ変更し、この制御によ
ってミラー２の表面温度（Ｄ）を上昇させて、露点温度
（Ｃ）よりも高く維持し、このミラー２の表面での結露
を発生させない。

又、ミラー２の表面温度（Ｄ）が高過ぎて、設定した上
限温度を越えるときは、チラー５は冷却制御されて、表
面温度（Ｄ）を結露させない範囲の適温に戻す。

なお、光伝送用ミラー２が図例のように複数の場合は、
ミラー表面の温度を検出すべきミラ一温度センサ２４は
、このうち−個のミラー２から検出する構成で足りる。

次に第４図の制御回路フローチャートについて説明する
。

まづレーザ加工開始時には、外気温度（Ａ）とその時の
外気の相対湿度（８）を計測し、空気線図から露点温度
（Ｃ）を見出しておく。

次に「シャッターは開か」という判断部分で、Ｎｏの信
号を得ればチラー５はＯＦＦであるから元へ帰ってシャ
ッター１５を開かねばならない。

シャッター１５が開となればミラー２は加熱されるから
チラー５はＯＮとなり、チラー５は前記した露点温度（
Ｃ）以下の設定温度ｔｏまでの冷却作用を開始する。

次にミラー２の１つの表面温度（Ｄ）をセンサ２４で検
出して露点温度（Ｃ）との比較を行なう。

若しミラー２の表面温度（Ｄ＞が露点温度（Ｃ）よりも
高い場合は、チラー’ＯＮへ戻して再冷却を繰り返して
ミラーの加熱による歪の発生を防止する。

若しミラー２の表面温度（Ｄ）が露点温度（Ｃ）よりも
低いか等しければ矢印を下に移って前記したチラー５の
設定温度ｔｏを高く設定し直す。

かして最終的にミラー２の表面温度（Ｄ）が露点温度（
Ｃ）に等しいか高ければそのままレーザ加工を進めるが
、逆に低くなればこれは結露現象がおこり得るからチラ
ー５の設定温度ｔｏを上げる作業部分へと戻す工程を繰
り返えすのである。

【図面の簡単な説明】

図はこの発明の一実施例を示すもので、第１図は側面図
、第２図は空気線図、第３図は制御回路ブロック図、第
４図は制御回路のフローチャートである。図中、符号（１）はレーザビーム、（２）はミラー、〈
３）はレーザ発振器を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１）外気温度（Ａ）及び相対湿度（Ｂ）に基づく露点温
度（Ｃ）と、レーザビーム１を伝送させるミラー２の表
面温度（Ｄ）との比較により、このミラー２を結露しな
い温度に制御することを特徴とするレーザ加工機の光伝
送用ミラー装置の結露防止方法。２）該レーザビーム１を発振するレーザ発振器３を冷却
制御する冷却系と、このレーザビーム１を伝送させる該
ミラー２を冷却制御する冷却系とを独立的に設けること
を特徴とする特許請求の範囲第１項記載のレーザ加工機
の光伝送用ミラー装置の結露防止方法。