專利名稱：激光振蕩裝置及激光加工機的制作方法
技術領域：
本發明涉及通過鼓風部將激光氣體向放電管輸送的激光振蕩裝置及激光加工機。
背景技術：
現有的氣體激光振蕩裝置由例如專利文獻1公開。專利文獻1中公開的氣體激光振蕩裝置通過對設置在放電管上的兩個電極之間施加高電壓，而在放電管內產生放電空間。在放電空間的作用下激光氣體被激發，從而作為激光通過在放電管的兩端設置的全反射鏡及部分反射鏡而向外部輸出。在放電管上結合有形成激光氣體的循環路的氣體循環路徑，在氣體循環路徑的內部設置有鼓風部。通過該鼓風部，激光氣體在放電管和氣體循環路徑內循環。鼓風部具有轉子室，該轉子室在內部具有設置在氣體循環路徑中的氣體輸送用的轉子。鼓風部還具有齒輪室，該齒輪室在內部具有確定轉子的旋轉時機的齒輪。鼓風部還具有驅動齒輪的驅動部。轉子和驅動部彼此通過軸連接。轉子室與氣體循環路徑結合，通過轉子使激光氣體流動。激光氣體的壓力由氣體壓力檢測部監視，從而將氣體循環路徑內部的壓力保持為一定。另一方面，通過電動機等進行旋轉，鼓風部的驅動部將動力向轉子室的轉子傳遞。 在齒輪室收納有潤滑用油，進行軸承及齒輪的潤滑。為了抑制由潤滑用油產生的油霧向激光氣體循環路徑的侵入，在轉子室與齒輪室之間設置密封部，使轉子室與齒輪室分離。但是，在密封部與將轉子及驅動部結合的軸之間存在微小的間隙。為了防止油霧因真空擴散通過該間隙而從齒輪室向轉子室侵入，使齒輪室比轉子室低壓。這樣，在專利文獻1所記載的技術中，形成為防止齒輪室的壓力在鼓風部的運轉加速時及減速時發生變動而使油霧混入氣體循環路徑內的結構。但是，在密封部與軸的間隙因磨損或時效變化而擴大的情況下，即使穩定運轉時， 轉子室與齒輪室的壓力差也會減少，從而存在無法得到用于防止油霧的混入的壓力差的情況。因此，若在該狀態下繼續運轉，則在齒輪室產生的油霧向氣體循環路徑內侵入，從而引起激光的輸出降低。作為防止轉子室與齒輪室的壓力差減少的對策，通過與齒輪室連接的齒輪室壓力檢測部，在齒輪室的壓力成為規定的壓力以上時由警報部發出警報。但是，在規定的壓力的設定過于高時，無法適當地檢測轉子室與齒輪室的壓力差的減少而發生輸出降低。反之在規定的壓力的設定過于低時，在短期內頻繁產生警報，從而維護期間變短而運轉成本變高。專利文獻1日本特開2000-22243號公報
發明內容
本發明提供一種能夠在適當的時期發現鼓風部10的密封部IOc的間隙擴大，從而進行穩定的激光輸出的激光振蕩裝置及激光加工機。本發明的激光振蕩裝置構成為，具備在內部對激光氣體進行放電的放電管；將激光氣體向放電管輸送的鼓風部；連接放電管與鼓風部的氣體循環路徑；對在鼓風部設置的齒輪室的壓力進行檢測的齒輪室壓力檢測部；在由齒輪室壓力檢測部檢測出的壓力與預先設定的規定壓力相同或比規定壓力大時產生警報的警報部，其中，規定壓力基于鼓風部的激光氣體入口側壓力與激光氣體出口側壓力的平均值來設定。根據這樣的結構，能夠在不增加運轉成本的情況下提供一種激光振蕩裝置及激光加工機，從而在鼓風部的轉子室與齒輪室的密封部的間隙擴大時，能夠在適當的時期發現密封部的間隙擴大，從而進行穩定的激光輸出。
圖1是本發明的實施方式1中的激光振蕩裝置的框圖。圖2是本實施方式中的激光振蕩裝置的鼓風部的結構圖。圖3A是表示本實施方式中的運轉時的齒輪室壓力隨時間而變化的圖。圖;3B是表示本實施方式中的運轉時的激光輸出隨時間而變化的圖。圖4是本發明的實施方式2中的激光加工機的結構圖。
具體實施例方式以下，利用圖1至圖4，對本發明的實施方式進行說明。(實施方式1)圖1是本發明的實施方式1中的激光振蕩裝置的框圖。在圖1中，本實施方式的激光振蕩裝置在放電管4的兩端具備陽極電極6和陰極電極7。陽極電極6和陰極電極7 與高電壓電源8連接而構成使激光氣體2激發的放電部，向放電管4內部的激光氣體2放電而形成放電空間3。氣體循環路徑12與放電管4連接，在氣體循環路徑12的中途配置有換熱器9、鼓風部10、換熱器11。激光氣體2在放電部4與鼓風部10之間的激光氣體2 的氣體循環路徑12中循環。在本實施方式中，使激光氣體2從陽極電極6向陰極電極7流動。另外，在本實施方式中，將放電管4連接成兩根相面對，但也可以將放電管4并列排列并通過反射鏡折回而光學地連結。放電管4可以不像本實施方式那樣為兩根，可以一根或三根以上連結。在各放電管4的未連結的各端部配置部分反射鏡13及全反射鏡14而構成激光共振器。從激光共振器的部分反射鏡13輸出高輸出的激光1。氣體循環路徑12經由氣體供給量調整部22、氣體供給電磁閥23與氣體供給源21 連接。另外，氣體循環路徑12還與第一氣體排出通路31連接。第一氣體排出通路31經由第一氣體排出電磁閥32、氣體排出停止用電磁閥39與氣體排出部40連接。通過氣體供給源21和氣體排出部40來進行激光氣體2的供給和壓力調整。圖2是表示鼓風部10的結構圖。在圖2中，鼓風部10具備轉子室10a，其在內部具有設置在氣體循環路徑12中的氣體輸送用的轉子；齒輪室10b，其在內部具有確定轉子的旋轉時機的齒輪；驅動齒輪的驅動部10d。轉子和驅動部IOd彼此通過軸連接。轉子室IOa與氣體循環路徑12連接，通過轉子使激光氣體2流動。
鼓風部10的齒輪室IOb經由油霧捕獲部35與第二氣體排出通路37連接。第二氣體排出通路37經由第二氣體排出電磁閥38、氣體排出停止用電磁閥39與氣體排出部40 連接。另外，如圖1所示，在氣體循環路徑12中設置對內部的激光氣體2的壓力進行檢測的氣體壓力檢測部41。在鼓風部10的齒輪室IOb經由油霧捕獲部35而設置齒輪室壓力檢測部42。氣體壓力檢測部41、齒輪室壓力檢測部42的輸出信號向警報部43輸入。需要說明的是，各電磁閥或各部的控制通過兼作警報部43的控制裝置進行。對如上那樣構成的本實施方式的激光振蕩裝置的動作進行說明。激光氣體2在由電介質構成的放電管4內循環。與在放電管4的周邊設置的陽極電極6及陰極電極7連接的高電壓電源8在放電管4內產生放電。通過放電使激光氣體2激發，從而作為激光1通過全反射鏡14及部分反射鏡13而向外部輸出。通過鼓風部10將激光氣體2向放電管4 和形成激光氣體2的循環路的氣體循環路徑12的內部輸送。為了降低因放電及鼓風部10 而上升的激光氣體2的溫度，而配置有換熱器9、11。在運轉停止狀態下，氣體循環路徑12、鼓風部10及放電管4的內部保持為接近大氣壓的約90kPa的壓力。在運轉開始時，打開第一氣體排出電磁閥32、第二氣體排出電磁閥 38及氣體排出停止用電磁閥39，通過氣體排出部40的真空泵等將大氣排出，從而將壓力減至約lltfa左右。在該壓力為約lltfa左右時，使鼓風部10開始運轉并同時關閉第二氣體排出電磁閥38和氣體排出停止用電磁閥39，之后打開氣體供給電磁閥23而從氣體供給源21 供給新鮮的激光氣體2，直至成為運轉氣體壓力。當成為運轉氣體壓力時，打開氣體排出停止用電磁閥39而將激光氣體2排出，同時通過氣體壓力檢測部41進行氣體供給電磁閥23的開閉控制，以成為一定的壓力。由于在放電空間3中的放電的作用下，激光氣體2的組成氣體的分子分解而劣化， 因此其一部分被氣體排出部40向外部排出。由于激光氣體2的壓力由氣體壓力檢測部41 監視，因此氣體壓力檢測部41檢測到激光氣體2向外部排出而引起的壓力降低，并以電方式向控制氣體供給量的氣體供給源21輸送信號而對其進行控制。之后，氣體供給源21進行動作，從而供給與排出的激光氣體2同量的未劣化的激光氣體2，使氣體循環路徑12內部的壓力保持一定。另一方面，在鼓風部10中，通過電動機等驅動部進行旋轉，驅動部IOd將動力向轉子室IOa的轉子傳遞。在轉子室IOa中配置有兩個轉子，通過齒輪室IOb的齒輪來確定兩個轉子的旋轉時機。在齒輪室IOb中收納有潤滑用油，進行軸承及齒輪的潤滑。當由該潤滑用油產生的油霧侵入到通過轉子進行循環的激光氣體2中時，激光氣體2的純度降低，對激光振蕩帶來較大的不良影響。因此，為了抑制油霧向激光氣體循環路徑的侵入，設置油封或干封等密封部10c，將轉子室IOa與齒輪室IOb分離。密封部IOc與電動機的旋轉軸之間設有幾ym至幾十μ m的間隙，形成為不會阻礙軸的旋轉的結構。如上所述，由于在密封部IOc與旋轉軸之間存在幾μ m至幾十μ m的微小的間隙， 因此油霧會因真空擴散通過間隙而從齒輪室IOb向轉子室IOa侵入。為了防止該情況，通過氣體排出部40將氣體從齒輪室IOb經由齒輪室氣體排出通路IOe及油霧捕集器等油霧捕獲部35而排出，使齒輪室IOb比轉子室IOa低壓。另外，在使轉子室IOa的轉子加速及減速時，轉子室IOa與齒輪室IOb的壓力平衡會被暫時打破，因此，齒輪室IOb的潤滑用油霧通過密封部IOc而混入到氣體循環路徑12 中，對激光振蕩帶來不良影響。因此，鼓風部10的齒輪室IOb由真空泵等氣體排出部40經由通過來自控制電動機旋轉的變換器的信號進行控制的電磁閥、在鼓風部10的運轉中打開的電磁閥而進行減壓。并且，在鼓風部10的運轉加速時及減速時，通過來自變換器的信號對電磁閥進行開閉控制，由此對從齒輪室IOb排出的氣體排出流量進行控制，從而將齒輪室IOb的壓力控制成比轉子室IOa的壓力低。但是，在密封部IOc與電動機的旋轉軸的間隙因磨損或時效變化而擴大的情況下，即使穩定運轉時轉子室IOa與齒輪室IOb的壓力差也會減少，存在無法得到用于防止油霧的混入的壓力差的情況。經由油霧捕獲部35與齒輪室IOb連接的齒輪室壓力檢測部42監視上述那樣的穩定運轉狀態下的轉子室IOa與齒輪室IOb的壓力差減少，在齒輪室IOb的壓力成為規定的壓力以上時由警報部43產生警報。圖3A是表示本實施方式的激光振蕩裝置的運轉時的鼓風部10的齒輪室的壓力隨時間而變化的圖。圖3B是表示本實施方式的激光振蕩裝置的激光輸出隨時間而變化的關系的圖。在為新品的情況下，由于轉子室IOa與齒輪室IOb之間的密封部IOc的間隙小，因此為鼓風部10的齒輪室IOb的壓力低的狀態。伴隨運轉時間的經過，如實線Pl所示，因密封部IOc的磨損或時效變化等而間隙逐漸擴大，齒輪室IOb的壓力以平緩的上升曲線上升。 在運轉時間TA時，齒輪室壓力檢測部42檢測出齒輪室IOb的壓力達到作為規定的基準值的鼓風部10的激光氣體入口側IOf壓力與激光氣體出口側IOg壓力的平均值即A點，而由警報部43產生警報。本來若在密封部的齒輪室側的壓力比轉子室側高時發出警報，則能夠效率良好地防止油霧的混入。但是，由于密封部IOc與轉子之間的空間非常微小，因此為了測定密封部 IOc的轉子室IOa側壓力而設置孔口等，從而很難準確地測定壓力。在本實施方式中，由于鼓風機的激光氣體入口側IOf和激光氣體出口側IOg的平均壓力與密封部IOc的轉子室 IOa側的壓力大致相等，因此通過使用鼓風機的激光氣體入口側IOf和激光氣體出口側IOg 的平均壓力，能夠間接地測定密封部IOc的轉子室IOa側的壓力。圖3A的齒輪室IOb的壓力的B點表示規定的壓力基準值設定得比鼓風部10的激光氣體入口側IOf壓力與激光氣體出口側IOg壓力的平均值高的情況。在本實施方式的情況下，通過在圖3A的A點產生警報，從而使用者可以得知鼓風部10的密封部間隙變大，若在該狀態下繼續運轉，則油霧會混入激光氣體2中而開始引起激光輸出的降低。因此，為了防止激光輸出的降低，而能夠采取將鼓風部10更換為新品等預防措施。因此，如圖3B的實線Ql所示，在運轉時間TA后也能夠防止激光輸出的降低，能夠長期維持額定輸出。在規定的壓力設定為上述的圖3A的B點的情況下，如虛線P2所示，即使在運轉時間TA時齒輪室IOb的壓力超過A點而油霧開始向激光氣體2中混入，也繼續運轉，因此如圖3B的虛線Q2所示，激光輸出降低。至此，說明了為了防止齒輪室IOb內的油霧向轉子室IOa侵入、而將齒輪室IOb側減壓使其壓力比轉子室IOa的壓力低的情況。在本實施方式中，轉子室IOa內部的密封部IOc附近的壓力通常為鼓風部10的入口壓力與出口壓力的大致平均值。因此，當齒輪室IOb 的壓力成為鼓風部10的入口壓力與出口壓力的平均值以上時，油霧開始從齒輪室IOb向轉子室IOa侵入。因此，在本實施方式中，將作為由警報部43產生警報的基準值的規定的壓力設定為鼓風部10的入口壓力與出口壓力的平均值。需要說明的是，若將規定的壓力設定得低，則能夠防止齒輪室IOb內的油霧向轉子室IOa侵入。但是，警報在短期內頻繁產生，用于更換鼓風部10的運轉成本增加。根據這樣的理由，通過使規定的壓力為鼓風部10的激光氣體入口側IOf壓力與激光氣體出口側 IOg壓力的平均值，能夠防止不必要的運轉成本的增加，并且也能夠防止激光輸出的降低。需要說明的是，當齒輪室IOb的壓力成為鼓風部10的入口壓力與出口壓力的平均值以上時，齒輪室IOb內的油霧瞬間開始向轉子室IOa侵入。因此，通過在齒輪室IOb的壓力比鼓風部10的入口壓力與出口壓力的平均值大1 秒以上時發出警報，能夠更有效地防止油霧的侵入。但是，也可以將規定的壓力設定為從鼓風部10的激光氣體入口側IOf壓力與激光氣體出口側IOg壓力的平均值減去激光氣體2的壓力脈動的變動值的1/2而得到的數值。如之前所說明的那樣，轉子室IOa內部的密封部IOc附近的壓力通常為鼓風部10 的入口壓力與出口壓力的大致平均值。實際上激光氣體2的壓力不固定而具有脈動。因此， 在脈動最小時，瞬時引起密封部IOc附近的壓力比齒輪室IOb低的情況。因此，將規定的壓力設定為從鼓風部10的激光氣體入口側IOf壓力與激光氣體出口側IOg壓力的平均值減去激光氣體2的壓力脈動的變動值的1/2而得到的數值，從而能夠更有效地防止油霧的侵入。但是，當將規定的壓力設定得過度地低時，雖然能夠防止齒輪室IOb內的油霧向轉子室IOa侵入，但警報在短期內頻繁產生，用于更換鼓風部10的運轉成本增加。由于激光氣體2的壓力脈動通常為幾百Hz以上，因此齒輪室IOb的壓力成為從激光氣體入口側IOf 壓力與激光氣體出口側IOg壓力的平均值減去激光氣體2的壓力脈動的變動值的1/2而得到的數值以上的時間極其短，為幾msec左右，因此不會產生油霧侵入。因此，通過在齒輪室IOb的壓力成為從激光氣體入口側IOf壓力與激光氣體出口側IOg壓力的平均值減去激光氣體2的壓力脈動的變動值的1/2而得到的數值以上10分鐘以上時產生警報，從而能夠抑制不必要的運轉成本的增加。(實施方式2)圖4是本發明的實施方式2中的激光加工機的結構圖。在圖4中，本實施方式的激光加工機具備搭載加工工件64的加工臺63。本實施方式的激光加工機還具備使加工臺 63或聚光部67中的至少一方移動的加工機驅動部62，其中，聚光部67使激光會聚。本實施方式的激光加工機還具備對加工機驅動部62進行控制的數值控制部61、實施方式1中敘述的激光振蕩裝置65、激光光路66。由激光振蕩裝置65射出的激光通過由折回鏡等構成的激光光路66傳送，并由聚光部67會聚。會聚后的激光向加工工件64照射而開始加工。與此同時，通過數值控制部 61向加工機驅動部62輸出指令，使加工臺63或聚光部67中至少一方動作來對加工工件 64進行加工。由于本實施方式的激光加工機使用實施方式1的激光振蕩裝置，因此油霧所引起的激光的輸出變動消失，能夠進行激光的輸出功率準確的照射。并且，通過數值控制部將激光振蕩裝置65統一控制，從而使激光加工的可靠性提高，并且能夠防止不合格件混入加工工件中。如以上說明所示，本發明的激光振蕩裝置構成為，具備在內部對激光氣體進行放電的放電管；將激光氣體向放電管輸送的鼓風部；將放電管和鼓風部連接的氣體循環路徑；對設置在鼓風部的齒輪室的壓力進行檢測的齒輪室壓力檢測部；在由齒輪室壓力檢測部檢測出的壓力與預先設定的規定壓力相同或比規定壓力大時產生警報的警報部，其中， 規定壓力基于鼓風部的激光氣體入口側壓力與激光氣體出口側壓力的平均值來設定。根據這樣的結構，即使在轉子室與齒輪室的密封部的間隙擴大而導致齒輪室的壓力上升的情況下，通過齒輪室壓力檢測部也能夠在適當的時期檢測出該壓力的上升而發出警報。由此，能夠防止油霧侵入激光氣體循環路徑內的情況。另外，盡管充分維持用于防止油霧混入而需要的齒輪室壓力與轉子室壓力的壓力差，但仍能夠防止必要以上過早地檢測出齒輪室壓力的上升而發出警報所引起的維護費用的增加。因此，本發明能夠在不增加運轉成本的情況下提供一種激光振蕩裝置及激光加工機，從而在鼓風部的轉子室與齒輪室的密封部的間隙擴大時，能夠在適當的時期發現密封部的間隙擴大，進行穩定的激光輸出。工業實用性根據本發明，能夠降低來自鼓風部的油霧的影響，在不增加運轉成本的情況下能夠實現激光輸出的穩定及長期可靠性的提高，因此對各種激光振蕩裝置及激光加工機來說
是有益KIo
符號說明
1激光
2激光氣體
3放電空間
4放電管
6陽極電極
7陰極電極
8高電壓電源
9、11換熱器
10鼓風部
IOa轉子室
IOb齒輪室
IOc密封部
IOd驅動部
IOe齒輪室氣體排出通路
IOf激光氣體入口側
IOg激光氣體出口側
12氣體循環路徑
13部分反射鏡
8
14全反射鏡21氣體供給源22氣體供給量調整部23氣體供給電磁閥31第一氣體排出通路32第一氣體排出電磁閥35油霧捕獲部37第二氣體排出通路38第二氣體排出電磁閥39氣體排出停止用電磁閥40氣體排出部41氣體壓力檢測部42齒輪室壓力檢測部43警報部61數值控制部62加工機驅動部63加工臺64加工工件65激光振蕩裝置66激光光路67聚光部
權利要求
1.一種激光振蕩裝置，其具備在內部對激光氣體進行放電的放電管； 將所述激光氣體向所述放電管輸送的鼓風部； 連接所述放電管與所述鼓風部的氣體循環路徑； 對設置在所述鼓風部的齒輪室的壓力進行檢測的齒輪室壓力檢測部； 在由所述齒輪室壓力檢測部檢測出的壓力與預先設定的規定壓力相同或比所述規定壓力大時產生警報的警報部，所述規定壓力基于所述鼓風部的激光氣體入口側壓力與激光氣體出口側壓力的平均值來設定。
2.根據權利要求1所述的激光振蕩裝置，其中，在由所述齒輪室壓力檢測部檢測出的壓力超過所述鼓風部的激光氣體入口側壓力與激光氣體出口側壓力的平均值一秒以上時，所述警報部產生警報。
3.根據權利要求1所述的激光振蕩裝置，其中，所述規定壓力使用從所述鼓風部的激光氣體入口側壓力與激光氣體出口側壓力的平均值減去所述激光氣體的壓力脈動的變動值的1/2而得到的數值。
4.根據權利要求3所述的激光振蕩裝置，其中，在由所述齒輪室壓力檢測部檢測出的壓力超過從所述鼓風部的激光氣體入口側壓力與激光氣體出口側壓力的平均值減去激光氣體的壓力脈動的變動值的1/2而得到的數值 10分鐘以上時，所述警報部產生警報。
5.一種激光加工機，其具備 搭載加工物的加工臺；使所述加工臺及激光的聚光部中的至少一方移動的加工機驅動部； 對所述加工機驅動部進行控制的數值控制部； 權利要求1至4中任一項所述的激光振蕩裝置。
全文摘要
本發明提供一種激光振蕩裝置及激光加工機。所述激光振蕩裝置構成為，具備將激光氣體(2)向放電管(4)輸送的鼓風部(10)；將放電管(4)與鼓風部(10)連接的氣體循環路徑(12)；對在鼓風部(10)設置的齒輪室的壓力進行檢測的齒輪室壓力檢測部(41)；在由齒輪室壓力檢測部(41)檢測出的壓力比預先設定的規定壓力大時產生警報的警報部(43)，其中，規定壓力基于鼓風部(10)的激光氣體入口側(10f)壓力與激光氣體出口側(10g)壓力的平均值來設定。通過該結構，能夠防止從鼓風部產生的油霧混入氣體循環路徑(12)內及氣體消耗量的增加，并且能夠在不增加運轉成本的情況下長期維持穩定的激光輸出。
文檔編號H01S3/036GK102341976SQ201080010649
公開日2012年2月1日 申請日期2010年3月8日 優先權日2009年3月12日
發明者尾松英文, 林川洋之, 江口聰 申請人:松下電器產業株式會社