JPH0422181A - 送風機の異常検出方式 - Google Patents

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〕 本発明は送風機及び冷却器によってレーザガスを強制冷
却させる機構を備えたガスレーザ装置の送風機の異常検
出方式に関し、特に送風機の異常を検出する送風機の異
常検出方式に関する〔従来の技術〕 Ｃ０２ガスレーザ等のガスレーザ発振器は高効率で高出
力が得られ、ビーム特性も良いので、数値制御装置と結
合されたガスレーザ装置として金属加工等に広く使用さ
れるようになった。このようなガスレーザ発振器では、
発振効率を向上させるた約に、レーザ発振を行って高温
になったレーザガスを充分再冷却する必要がある。この
ため、レーザガスを絶えずターボブロワ等の送風機で冷
却器を通して装置内を循環させている。

また、この送風機は通常１０，０００ｒ’ｐｍ以上の高
速回転を必要とする為に高周波モータを使用し、駆動源
として高周波インバータを使用している。

〔発明が解決しようとする課題〕

このターボブロワに代表される送風機は通常１０．００
Ｏｒｐｍ以上の高速回転をしている。従って、インペラ
ー等の回転体を保持する軸受ベアリング等が決められた
メンテナンス、すなわちベアリングに新規の潤滑剤を補
充したりすることを行わないとベアリングボールやベア
リンクボールの接触部の表面が剥離し、接触抵抗が増加
する。

この接触抵抗が増加すると接触部の温度が上昇し回転負
荷が大きくなり、回転が不安定になる。

この結果として、レーザガスの流れが不安定になリレー
ザ出力が不安定になる。

しかし、レーザ出力が不安定になる原因が例えば、送風
系からのガスリークの発生、レーザガス励起用電源の定
電流制御回路の異常、レーザ発振器内部の光学部品の劣
化等、種々の原因が存在するため、送風機の異常が原因
していることを究明するに到るまで煩雑な試験を行う必
要がありだ。

また、レーザ出力の変動がレーザ加工に影響を及ぼさな
い場合には、送風機の回転数が低下したことをオペレー
タが気づかず、そのままレーザ装置を運転しつづけると
送風機が破損し、ベアリングのメインテナンスを行うだ
けでは修正不可能な状態にまで陥ることになる。

本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、送
風機の回転数を常時検出して、送風機の異常を検出する
送風機の異常検出方式を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明では上記課題を解決するために、高周波インバー
タによりＶｔされる送風機及びガス冷却機ｉ＝よりレー
ザガスを閉ループで強制循環して冷却するレーザ発振器
とこれを制御する制御装置とから構成されるガスレーザ
装置の送風機の異常検圧方式において、前記送風機の回
転数を検出し、前記送風機が正常な状態で運転された場
合に得られる正常回転数との差を求め、前記差が所定の
値を超えた場合に送風機の異常とみなして、送風機の運
転を停止し、同時に表示器にアラーム内容を表示するこ
とを特徴とする送風機の異常検圧方式が、提供される。

Ｃ作用〕 送風機の回転数を検出し、この回転数上正常回転数との
差を求める。この差が所定の値以上になったら送風機の
異常とみなし、送風機の運転を停止し、表示装置にアラ
ームを表示する。

オペレータが送風機の軸受は部等のメインテナンスを怠
り軸受は部に異常が発生した場合、また、送風系に内在
している塵等が軸受は部に入り込み軸受は邪に何らかの
損傷を与えた場合にも、送風機の回転数を監視してし）
れば、的確に送風機の異常を検出することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。

第２図は本発明を実施するためのガスレーザ装置の構成
を示したブロック図である。図において、プロセッサｌ
は図示されていないＲＯＭに格納された制御プログラム
に基づいて、メモリ１０に格納された加ニブログラムを
読み出し、ガスレーザ装置全体の動作を制御する。出力
制御回路２は内部にＤ／Ａコンバータを内蔵しており、
プロセッサ１から出力された出力指令値を電流指令値に
変換して出力する。励起用電源３は商用電源を整流した
後、スイッチング動作を行って高周波の電圧を発生し、
電流指令値に応じた高周波電流を放電管４に供給する。

放電管４の内部にはレーザガス１９が循環しており、励
起用電源３から高周波電圧が印加されると放電を生じて
レーザガス１９が励起される。リア鏡５は反射率９９．
５％のゲルマニウム（Ｇｅ）製の鏡、出力鏡６は反射率
６５％のジンクセレン（ＺｎＳｅ）製の鏡であり、これ
らはファブリペロ−型共振器を構成し、励起されたレー
ザガス分子から放出される１０．６μｍの光を増幅して
、その一部を出力鏡６からレーザ光７として外部に出力
する。

出力されたレーザ光７は、後述するシャッタ２３ａが開
いている時には、ペンダミラー８で方向を変え、集光レ
ンズ９によって０．２ｍｍ以下のスポットに集光されて
ワーク１７の表面に照射される。

メモリ］０は加工プロクラム、各種のパラメータ等を格
納する不揮発性メモリであり、ノ１ソテリバックアップ
されたＣＭＯ３が使用される。なお、この他にシステム
プログラムを格納するＲＯＭ、−時的にデータを格納す
るＲＡＭがあるが、本図ではこれらを省略しである。

位置制御回路１１はプロセッサ１の指令によってサーボ
アンプ１２を介してサーボモータ１３を回転制御し、ボ
ールスクリュー１４及びナツト１５によってテーブル１
６の移動を制御し、ワーク１７の位置を制御する。図で
は、サーボアンプ及びサーボモータは１軸分のみを表示
しであるが、実際には複数の制御軸がある。表示装置１
８にはＣＲＴ或いは液晶表示装置等が使用される。

送風機としてはターボブロワ２０が使用され、ターボブ
ロワ２０は高周波インバータ２６によって、８１，００
０ｒｐｍで回転する。また、ターボブロワ２０には回転
数を検出するタコジェネレータ２７が結合されている。

タコジェネレータ２７はターボブロワ２０の回転数を検
出し、その回転数によって、ターボブロワ２０の異常を
検出するた釣に使用されるが、その詳細は後述する。

また、回転数の検出にはタコジェネレータ２７に代えて
、エンコーダあるいはレゾルバを使用することもできる
。

さらに、回転数の検出にはターボブロワ２０の吸入側お
よび吐出側の圧力差を検出することによりガスの流速を
測定し、間接的にターボブロワ２０の回転数を検出する
ようにすることもできる。

ターボブロワ２０はレーザガス１９を冷却器２１ａ及び
２１ｂを通して循環する。冷却器２１ａはレーザ発振を
行って高温となったレーザガス１９を冷却するための冷
却器であり、冷却器２１ｂは送風器２０による圧縮熱を
除去するための冷却器である。

シャッタ制御回路２２はプロセッサ１の指令に基づいて
シ丁ツタ２３ａを開閉する。シャッタ２３ａは表面に金
メツキが施された銅板またはアルミ板で構成されており
、閉時には出力鏡６から出力されたレーザ光７を反射し
てビームアブソーバ２３ｂに吸収させる。シャッタ２３
ａを開くとレーザ光７がワーク１７に照射される。

パワーセンサ２４は熱電あるｊ）は光電変換素子等で構
成され、リア鏡５から一部透過して出力されたレーザ光
を人力してレーザ光７の出力パワを測定する。Δ／Ｄ変
摸変換５はパワーセンサ２４の出力をディジタル値に変
換してプロセッサ１に人力する。ここでは、レーザ発振
器を制御する制御装置は数値制御装置で構成されて仁ハ
る。

第１図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は本発明の送風機の異常
検出方式のフローチャートである。図において、Ｓに続
く数値はステンプ番号を示す。

〔Ｓ１〕真空ポンプ（第１図では省略している。

）によって、放電管４内の圧力を下げる。

〔Ｓ２〕送風機系内部のガス圧力が１０Ｔｏ　ｒ　ｒ以
下になったか調べ、なれｊｆＳ３へ進む。

〔Ｓ３〕圧力制御を開始する。

〔Ｓ４〕ターボブロワ２０の運転をスタートする〔Ｓ５
〕ターボブロワ２０が定格回転数８１，０００に到達し
たか調べ、到達していればＳ６に進む。

〔Ｓ６〕ターボブロワ２０の回転数をタコジェネレータ
２７から検出し、異常検出を開始する。異常検出処理は
５ＩＯ１Ｓｌｌである。

〔Ｓ７〕送風系内の圧力が３０Ｔｏ　ｒ　ｒに整定した
か判別し、整定したらＳ８に進む。

〔Ｓ８〕放電を開始する。ここからレーザ加工が開始さ
れる。すなわち、レーザ加工を実行しながら、ＳＩＯ〜
Ｓ１２の異常検出処理を実行する。

［Ｓ　１０〕クーボブロワ２０の回転数Ｒ１をタコジェ
ネレータ２７から読み取る。

［Ｓ１１〕検出した回転数Ｒ１とターボブロワ２０の正
常回転数Ｒｒとの差の絶対値が２００ｒｐｍ以上か調べ
、そうであればＳ１２へ進む。なお、このターボブロワ
２０の回転数は１６ｍ５ｅｃ間隔で読み取る。

［５１２：］ターボブロワ２０の異常を表示装置１８に
表示して、Ｓ２１へ進む。

〔Ｓ２１〕放電を停止する。すなわち、ターボブロワ２
０に異常があり、そのまま放電を継続すると放電管４等
を損傷する危険性があるからである。

［５２２Ｅターボブロワ２０の回転を停止する。

すなわち、高周波インバータ２６の出力をオフする。ま
た、レーザガスの圧力制御を停止し、真空ポンプの運転
も停止する。

［３２３］ガスパージを開始する。

［５２４Ｅガスパージの完了を調べ、ガスパージが完了
したら３２５へ進む。

［５２５：］ターボブロワ２０の軸受等を点検、修理す
る。

上記の説明ではターボブロワの回転数を定格回転数との
差が一定値以上になったことで、ターボブロワの異常を
検出したが、この差の変化を調べることによっても異常
を検出することができる。

すなわち、ターボブロワの回転数には揺らぎが存在する
。これらの揺らぎの周波数成分をターボブロワが正常な
状態で測定しておく。実際のターボブロワの運転に当た
って、所定の時間内の揺らぎの周波数成分を検出し、周
波数成分が予約測定した正常な状態での周波数成分以外
の成分を有する場合には送風機の異常とみなすことによ
って異常を検出することもできる。

また、上記の説明では送風機をターボプロとしたが、ル
ーツブロワ等の送風機にも適用できることはいうまでも
ない。

なお、上記の回転数、異常を検出するための回転数の差
等の数値は単なる例であり、これらの数値は実際のレー
ザ装置に合わせて決定される。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明では、送風機の回転数を正常
な状態の回転数と比較することにより、送風機の異常を
検出するようにしたので、簡単に送風機の異常が検出で
き、加工不良、送風機等の損傷を防止できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）は本発明の送風機の異
常検出方式のフローチャート、第２図は本発明を実施す
るためのガスレーザ装置の構成を示したブロック図であ
る。 Ｇ プロセッサ 放電管 メモリ 表示装置 ターボブロワ 高周波インバータ タコジェネレータ

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）高周波インバータにより駆動される送風機及びガ
   ス冷却機によりレーザガスを閉ループで強制循環して冷
   却するレーザ発振器とこれを制御する制御装置とから構
   成されるガスレーザ装置の送風機の異常検出方式におい
   て、 前記送風機の回転数を検出し、 前記送風機が正常な状態で運転された場合に得られる正
   常回転数との差を求め、 前記差が所定の値を超えた場合に送風機の異常とみなし
   て、送風機の運転を停止し、同時に表示装置にアラーム
   内容を表示することを特徴とする送風機の異常検出方式
   。
2. （２）前記回転数から、所定の時間内の揺らぎの周波数
   成分を検出し、前記周波数成分が所定の周波数成分以外
   を有する場合には送風機の異常とみなすことを特徴とす
   る請求項１記載の送風機の異常検出方式。
3. （３）前記送風機の回転数の検出は、送風機内部に設け
   られたタコメータ、エンコーダあるいはレゾルバを使用
   することを特徴とする請求項１記載の送風機の異常検出
   方式。
4. （４）前記送風機の回転数の検出は、送風機の吸入側お
   よび吐出側の圧力差を検出することによりガスの流速を
   測定し、擬似的に送風機の回転数を検出することを特徴
   とする請求項１記載の送風機の異常検出方式。
5. （５）前記制御装置は数値制御装置で構成されたことを
   特徴とする請求項１記載の送風機の異常検出方式。