专利名称：激光装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种使用循环冷却水的激光装置，特别是涉及一种改善该循环冷却水的管理方式的激光装置。
背景技术：
为了抑制在激光装置的使用中(激光振荡中)引起的激光介质的高温化，利用循环冷却水是众所周知的。图1是举例说明这样的激光装置的现有的概略结构图。参照该图，激光振荡器1是接受激光电源3的电源供给使激光振荡的装置。激光电源3被控制部2控制，通过从控制部2向激光电源3发送激光输出指令，激光振荡器1使激光振荡，并输出激光。
输出的激光例如用在激光加工。另外，当控制部2向激光电源3发送激光输出停止指令时，激光振荡器1停止激光振荡，停止激光的输出。另外，激光输出指令有连续振荡指令和脉冲状的激光振荡指令，但是在本说明书里，在后者的情况下重复脉冲状的激光振荡的期间也可以简便地看作是“激光振荡中”。另外，虽然在图中省略，但是在控制部2上以众所周知的形态(例如具有操作按钮、显示器、键盘等的操作盘)附设手动操作部，根据操作者的指示能够从控制部2输出各种指令。
众所周知，在激光振荡器1的振荡中，固体或气体的激光介质发热，与外围元件同时升温。因此，在激光装置上设置通过激光振荡器1的内部的冷却水(以下称为循环冷却水)的循环回路，通过使冷却水在该循环回路循环流通，来防止激光介质和外围元件的过渡的高温化，谋求激光振荡中的温度条件的安定化。
在冷却水的循环流通中利用由送水装置驱动单元4驱动的送水装置10，该送水装置驱动单元4被控制部2控制。送水装置驱动单元4和送水装置10具体地例如由泵驱动用转换开关和泵等的组合构成。循环冷却水被水箱12吸取，通过送水装置10送出。被送出的循环冷却水分成两部分，一部分通过冷却水用过滤器11被净化，继续进入激光振荡器1，在激光振荡器1内吸收激光介质以及外围元件的热以后，送到热交换器13。
循环冷却水在热交换器13内通过与一次冷却水的热交换进行冷却后，从热交换器13回到泵12。
另外，一次冷却水从一次冷却水入口20进入激光装置内，在热交换器1 3通过与循环冷却水不同的水回路，与循环冷却水进行热交换，通过一次冷却水出口21流到激光装置外。即，在热交换器13内循环冷却水的水回路和一次冷却水的水回路完全分离，热交换不会出现互相混杂的情况。
另一方面，上述的分成两部分的循环冷却水中的残留部分通过离子交换树脂14，除掉金属离子等，回到水箱12。这样在水回路(循环回路)中循环冷却水循环·流通。
在这里必须注意的是，在运转送水装置10、循环冷却水循环·流通的状态下，激光振荡器1冷却的同时，进行冷却水用过滤器11或离子交换树脂14的循环冷却水的净化，但是在送水装置10停止的状态下，不仅是激光振荡器1的冷却，冷却水用过滤器11或离子交换树脂14的循环冷却水的净化也几乎不能进行。
但是当采取这样的冷却方式运转激光装置时，以往是采取如图2所示的激光振荡器的动作顺序。首先，开始运转之前，送水装置10处在停止状态，循环冷却水是静止的(送水中止状态)。从该状态到时刻A1，接受操作者的指示，送水装置10起动，移至循环冷却水循环的状态(送水状态)。接着，在时刻B1接受操作者的指示，移至激光振荡状态，在时刻C1，接受操作者的指示，停止激光振荡。进而，在时刻D1，接受操作者的指示，送水装置10也停止，回到循环冷却水静止的送水中止状态。
这样运转结束后，多数情况下激光装置还是原样放置，到下次需要激光振荡之前为止循环冷却水一直是静止的。经过该期间，在时刻A2，在再次接受操作者的指示送水装置10动作时循环冷却水再次移至循环的状态。之后，在时刻B2、C2、D2经过与上述一样的过程，分别移至激光振荡、激光振荡停止、然后送水装置停止状态，循环冷却水再次静止的送水中止状态。
在这里问题是如上所述，在送水装置10停止的状态下，不仅是激光振荡器1的冷却，冷却水用过滤器11和离子交换树脂14的循环冷却水的净化作用也几乎不能发挥。因此，若循环冷却水的循环停止期间变长，则发生过滤器11或离子交换树脂14发霉、在沉淀的水中细菌繁殖等循环冷却水的质量恶化的情况。如果在质量恶化的循环冷却水的状态下再起动激光振荡器，则出现激光输出下降等恶劣影响。
到目前为止，并没有发现记载对经济的不利因素少、并且防止循环冷却水的质量恶化、防止冷却水用过滤器和离子交换树脂发霉等情况的简便的技术的文献。
发明内容
因此，本发明的目的是提供一种使用循环冷却水的激光装置，该激光装置能够以较小的经济负担抑制在激光振荡的停止期间中发生的冷却水的质量恶化、离子交换树脂或冷却水用过滤器等发霉。
本发明通过在激光振荡的停止期间间歇地实行循环冷却水的送水来解决上述课题。
更具体地说，本发明提供一种激光装置，该激光装置包括冷却激光介质的冷却水的循环回路、实行所述冷却水的送水以使所述冷却水经过该循环回路循环的送水装置、控制该送水装置的送水的控制装置、和配置在所述循环回路中在所述冷却水的循环中净化该冷却水的净化装置，所述控制装置在激光振荡中继续实行所述送水装置的送水，在激光非振荡中控制所述送水装置，以使交替地重复停止所述送水装置的送水的送水中止状态和进行所述送水装置的送水的送水状态。
激光装置还具有设置在所述循环回路的热交换器和流出通过该热交换器与所述冷却水进行热交换的一次冷却水的一次冷却水回路，在所述激光非振荡中的所述送水状态下，从经济的观点理想的是停止所述一次冷却水回路的一次冷却水的流动。
在所述激光非振荡中的所述送水状态下，理想的是最多在48个小时内通过所述送述装置进行设置在所述循环回路的水箱的水量的1倍或1倍以上、20倍或20倍以下的水量的送水。
理想的是所述净化装置是网目尺寸为25μm或25μm以下的颗粒过滤器。
所述送水装置可以内置在所述激光装置主体内部，也可以另置在所述激光装置主体外部。
所述停止状态能够在每超过预先设定的第一固定时间就切换到所述送水状态。另外所述送水状态能够每超过预先设定的第二固定时间就切换到所述送水中止状态。
激光装置还具有设置在所述循环回路的测定所述冷却水的电导率的测定装置和从所述冷却水中除掉金属离子的离子交换树脂，理想的是所述控制装置控制通过所述离子交换树脂的流量以使用所述测定装置测定的电导率不超过预先设定的上限值。该预先设定的适合的上限值为例如3μS/cm。
通过参照附图来说明以下合适的实施方式使本发明的上述或其他目的、特征以及优点更加明确。
图1是表示现有形式的激光振荡器的结构例的图；图2是表示图1所示的现有形式的激光振荡器的动作顺序的图；图3是表示伴随着送水停止时间的经过的细菌的繁殖和其后的送水恢复导致的细菌数的减少的坐标图；图4是表示在每一天进行间歇的送水的情况下的细菌数的随时间变化的坐标图；图5是在每一天进行间歇的送水的情况下渐近的细菌数对过滤器网目尺寸的依赖性的坐标图；图6是表示不使用激光时，平时也使循环冷却水循环的情况下的振荡器的动作顺序的图；图7是表示本发明的一个实施方式的激光振荡器的概略结构的图；图8是表示本发明的一个实施方式的激光振荡器的概略结构的图；图9是表示图7所示的激光振荡器的动作顺序的图；图10是说明实施方式中的间歇送水模式的处理的流程图；图11是表示在激光装置的外部另置循环冷却水的送水装置的变形例的概略结构的图。
具体实施例方式
图3是表示冷却水的循环和细菌数的增减之间的关系的图，具体地说是用实验结果表示伴随着送水停止时间的经过的细菌繁殖和其后的送水恢复的细菌数减少的情形的坐标图。在该坐标图，横轴是从送水停止时刻开始的经过时间，纵轴是冷却水每单位体积的细菌数(单位a.u.)，通过显微镜检查检测出的细菌数的推移被绘成曲线。从该坐标图可以读取(1)从送水停止到72个小时后的送水恢复细菌数在增大，(2)特别是从经过48个小时后开始细菌数在显著增大，(3)循环冷却水的循环开始后细菌数减少。
图4是表示，当每天起动一次(2.5分钟)送水装置时，做实验得出的装置内的细菌数随着时间的经过如何变化的结果的坐标图。在该坐标图，横轴是实验开始后的日数，纵轴是冷却水每单位体积的细菌数(用细菌群体数计数；以下同样)，检测出的细菌数的推移被绘成曲线。从该坐标图可以读取(4)若一天实行一次送水，则细菌数以某一一定数量渐近，(5)该一定数量依赖于过滤器网目尺寸，该尺寸小(网目小)的其数量小。
这样认为若一天实行一次送水则能够抑制于过滤器网目尺寸对应的细菌繁殖。因此，上述的每一天进行间歇的送水时的过滤器网目尺寸和“渐近的细菌数(细菌群体数)＝恒定的细菌数”引人注目，将两者的关系以坐标图的方式表示的就是图5。
另外，在该实验中，当每单位体积的细菌数超过8000个时，证实了不能控制细菌的繁殖。也就是在进行上述的一天一次送水的条件下，在每单位体积的细菌数超过8000个时，发现上述的“渐近的细菌数”是困难的。如从图5的坐标图判断，与该“每单位体积的8000个细菌数”对应的过滤器网目尺寸为25μm。换言之，预测到在进行上述的每一天间歇的送水的条件下，如果网目尺寸为25μm或25μm以下，则能够控制细菌的繁殖。
避免这样的循环停止(送水停止)时的冷却水质量恶化的简单的方法是不使用激光时也让送水装置动作，使循环冷却水继续循环。即，如图6所示的顺序，如果在不使用激光时也始终使循环冷却水循环的话可以良好地保持循环冷却水的质量，还可以防止冷却水用过滤器和离子交换树脂发霉的情况。但是该方法从经济的角度考虑明显地不利。因此，下面对从经济的角度考虑有利并能够恰当地净化冷却水的实施方式进行说明。
下面，参照图7～图10，对本发明的实施方式进行说明。另外，对于和引用图1等说明的构成要素一样的构成要素标记同样的符号，适当地省略重复的说明。
首先，参照图7，表示本发明的一个实施方式的激光振荡器的概略结构。该图与图1比较非常明显，本实施方式的装置结构与现有的结构基本相同。但是，如下所述，送水装置10的控制的内容不同，对应于此，使用控制部30代替控制部2(参照图1)。
即，激光振荡器1是接受来自激光电源3的电源供给使激光振荡的装置，激光电源3被控制部30控制。通过从控制部30向激光电源3发送激光输出指令，激光振荡器1使激光振荡、输出激光。被输出的激光例如用于激光加工。
另外，当从控制部30向激光电源3发送激光输出停止指令时，激光振荡器1中止激光振荡，停止激光的输出。另外，激光输出指令有连续振荡指令和脉冲状的激光振荡指令，如上所述，重复脉冲状的激光振荡的期间看作是“激光振荡中”。另外，虽然在图中省略，但是在控制部2以众所周知的方式(例如具有操作按钮、显示器、键盘等的操作面板)附设手动操作部，根据操作者的指示能够从控制部2输出各种指令。
在激光装置中设置了通过激光振荡器1的内部的冷却水的循环回路，防止激光介质和外围元件的过渡的高温化。在冷却水的循环流通中利用由送水装置驱动单元4驱动的送水装置10，该送水装置驱动单元4被控制部30控制。送水装置驱动单元4和送水装置10例如由泵驱动用转换开关和泵等的组合构成。循环冷却水被水箱12吸取，通过送水装置10送出，分成两部分。如图1的关联说明所述，一部分通过冷却水用过滤器11被净化，进入激光振荡器1，吸收热以后，送到热交换器13。
循环冷却水在热交换器13内通过与一次冷却水的热交换进行冷却后，从热交换器13回到泵12。如上所述，一次冷却水从一次冷却水入口20进入激光装置内，与循环冷却水进行热交换，通过一次冷却水出口21流到激光装置外。
上述的分成两部分的循环冷却水中余下的部分通过离子交换树脂14除掉金属离子等，回到水箱12。除掉离子的原因是，若循环冷却水中的离子数量(＝电导率)多，则不能完全溶在水中，在热交换器或颗粒过滤器中析出析出物，会导致热交换效率的下降或流道狭窄引起的冷却水流量的减少。
若热交换效率下降，则振荡器不能发挥功能。另外，若冷却水流量减少，则根据下面所述的冷却水流量预计算的控制时间T1的最佳的时间会发生变化。由此，为了使该系统持久地发挥功能，通过实验知道循环冷却水的电导率必须是3μS/cm或3μS/cm以下。作为用于维持电导率的简单方法，用电导率监视单元16测定循环冷却水的电导率，当该值超过预先设定的3μS/cm或3μS/cm以下的规定值时可以用出报警声。
进而，在想稳定地保持水质时可以采取在离子交换树脂14的前或后配置如图8所示的电磁灯泡15的结构。即，当用电导率监视单元16测定的循环冷却水的电导率大于等于预先设定的规定值时，通过开电磁灯泡15、使冷却水流过离子交换树脂14来降低电导率，反之，当用电导率监视单元16测定的循环冷却水的电导率小于等于预先设定的规定值时，可以通过关掉电磁灯泡、形成冷却水不流过离子交换树脂14的状态，使电导率不进一步下降。
这样循环冷却水在水回路(循环回路)中循环·流通。另外，这样的冷却水循环系的结构是一个例子，还可以采取各种其他形式。例如，将一次冷却水出口21设置在循环回路上，或变化离子交换装置或冷却水用过滤器的位置。
另外，离子交换装置或冷却水用过滤器是循环冷却水净化单元的一个例子，一般配置几个循环冷却水净化单元就可以。关于热交换器13来说也是，不仅是使用一次冷却水的方式，例如还可以采取与大气进行热交换的结构等等。进而，还可以采取将循环冷却水的送水装置另置在激光装置的外部的方式，对于该方式以后说明。
下面对动作进行说明。图9是表示动作顺序的时间图。首先，从时刻A1到D1，与现有的技术中说明的动作一样。即，根据操作者的指示等，在时刻A1起动送水装置10，在时刻B1开始使激光振荡。然后根据操作者的指示或外部信号等，在时刻C1停止激光振荡，在时刻D1使送水装置停止。其后，进入较长时间的激光振荡中止(例如暑假的运转中止)。另外，由于激光振荡中止，一次冷却水回路的一次冷却水的流动也停止，从经济的角度考虑有利的。
此时(时刻D1)控制部30使内部的计时器动作，若经过48个小时以内的预先设定的时间R1，则不加操作者指示地向送水装置10输出运转指令。送水装置10自动地恢复循环冷却水的送水。此时，也可以同时恢复一次冷却水回路的一次冷却水的送水。
另外，为了方便将激光振荡中止中的第j次自动送水开始指令称为“送水开始指令j”。因此第一次(j＝1)输出“送水开始指令1”。
进而，在经过送预先设定的水箱12的容量的1倍或1倍以上、20倍或20倍以下的水量所必要的时刻T1时，控制部30不加操作者指示地向送水装置10输出送水停止指令。在还进行一次冷却水回路的一次冷却水的送水时，这里也中止该送水，在经济上是有利的。
另外，为了方便将激光振荡中止中的第k次自动送水停止指令称为“送水停止指令k”。因此，第一次(k＝1)输出“送水停止指令1”。
以上，激光振荡中止中的自动送水开始/自动送水停止的一个周期结束。之后，不加操作者指示地由控制部30实行同样的指令输出的顺序。即，是送水停止指令1→时间R2经过→送水开始指令2→时间T2经过→送水停止指令2→时间R3经过→送水开始指令3输出→时间T3经过→送水停止指令3→…的过程。
另外，在上述的例子中，输出送水停止指令3后，经过预先设定的时间R4之前有操作者的送水装置运转指示，以使送水装置10运转。在这种情况下，在这里一旦复位(控制部2内的计时器复位)上述顺序，接着，在时刻B2、C2、D2与上述一样分别进入激光振荡、激光振荡停止、送水装置停止状态，控制部30内的计时器再次开始计时，再次实行上述的激光振荡中止用的顺序。
这样在本实施方式中，中止激光振荡，一旦循环冷却水送水装置10停止，则实行激光振荡中止用的顺序，交替地重复循环冷却水送水中止状态和冷却水送水状态，直到由于操作者等的插入操作而中断为止。因此，通过适当地设定顺序的参数R1、T1、R2、T2、…，能够以较小的消耗能量回避由于长期间的循环冷却水的循环停止而发生的种种不适合的情况(冷却水的质量恶化等等)。
上述的例子中的时间R1、R2、R3、R3、…以及T1、T2、T3、T4、…是预先设定的值，但是其设定方法可以是多种多样，最佳值可以通过设计来决定。作为简化顺序的例子是R1＝R2＝R3＝R4…＝固定时间(第一固定时间)的例子、T1＝T2＝T3＝T4…＝固定时间(第二固定时间)的例子、以及将这些组合而成的例子。
另外，如果考虑到上述的细菌繁殖的时间推移的特性，理想的是在激光非振荡中也预先设定时间R1、R2、R3、R4、…以及T1、T2、T3、T4、…值，以使最多在48个小时内与水箱12内的全部水量相等的水量循环冷却水循环回路。但是从经济的角度考虑，理想的是送水量少，另外，盲目地增加送水量还使细菌繁殖抑制效果并不是那么明显。从这个意义上看，认为送水量有实际的上限，一种标准是使每48个小时的送水量不超过水箱12的全部水量的20倍。另外，虽然没必要说，还可以通过调整泵的功率来增减送水量。
R1、R2、R3、R4、…以及T1、T2、T3、T4、…值预先输入在例如控制部30内的存储器，控制部30所具有的顺序实行单元用这些值实行顺序。另外，如上所述的实行时间表的顺序的控制回路是众所周知的，能够将其作为顺序实行单元使用。或者，若控制部30具备CPU，则还可以利用实行上述顺序的软件。作为一个例子，图10表示R1＝R2＝…＝R(第一固定时间)，T1＝T2＝…＝T(第二固定时间)时的处理顺序的例子。各步骤的要点如下所述。
进行该处理的程序是在每次由操作者手动输入送水装置的停止指令时起动。
步骤S1将表示是否进入自动的间歇性的送水模式的标志F设定为F＝1(即间歇送水模式有效)。
步骤S2清空计时器，使其值变成零。
步骤S3
起动清空的计时器。
步骤S4检查标志F的值。若F＝1，则进入步骤S5。若F＝0，则中止处理。这里，在操作者想恢复激光的运转时，可以随时通过手动操作将F的值切换到F＝0(间歇送水模式无效)。
步骤S5检查是否计时器值＞R。若计时器值＞R，则进入步骤S6，若计时器值≤R，则回到步骤S4。
步骤S6起动送水装置，进入送水状态。
步骤S7清空计时器。
步骤S8起动计时器。
步骤S9检查标志F的值。若F＝1，则进入步骤S10，若F＝0，则结束处理。
步骤S10检查是否计时器值＞T。若计时器值＞T，则回到步骤S2，若计时器值≤T，则回到步骤S9。
以上的处理周期是例如在激光装置的运转中止的夜间、周末、暑假期间重复进行，间歇地进行送水。因此，能够抑制所述的冷却水的质量恶化、细菌繁殖、发霉等问题。另外，与送水装置连续运转时相比消耗能量(通常是消耗功率)少，因此从经济的角度考虑有利。
而且，例如休假期满时，若操作者从F＝1反转到F＝0，则在之后的步骤S4或S9被识别，激光装置回到通常的模式(间歇送水模式无效的状态)。以下是，例如通过操作者的手动输入起动包括激光振荡和送水的激光装置的通常运转。结束后，例如当操作者中止激光振荡、中止送水时，再次起动进行上述处理的程序，成为间歇送水模式有效(F＝1)。之后，重复执行同样的周期。
最后，对送水关联的装置、特别是对送水装置10的设置位置简单地进行说明。在图7所示的构成例子中，在激光装置的内部设置送水装置驱动单元4、送水装置10、冷却水用过滤器11、水箱12、热交换器13、离子交换树脂14以及连接这些的配管，一次冷却水入口20和一次冷却水出口21是与外部的界限。但是，这样激光装置的体积会变大。将使用泵等的送水装置10设置在激光装置主体部的外部会便于使用。
图11是表示这样的送水装置另置型的构成例的图。在该图，用虚线表示激光装置主体部与外部的界限。如图所示，本例中送水装置驱动单元4以及送水装置10另置在激光装置主体部(用虚线表示)100的外部，与激光装置主体内部的冷却水循环回路之间的冷却水的进出通过循环冷却水入口101以及循环冷却水出口102进行。
另外，在该图11，虽然省略了冷却水用过滤器11、水箱12、热交换器13、离子交换树脂14等图示，但这些要素也另置在激光装置主体部的外部。另外，对于包含间歇送水的动作，与上述的例子一样，因此省略重复的说明。
根据本发明的激光装置，可以通过间歇的送水防止激光振荡的中止中引起的循环冷却水的质量恶化等，因此能够以较小的经济负担提高激光振荡器的可靠性。
为了便于说明，本发明参照选定的特定实施方式进行了说明，但是对于同行业者来说，显然可以不脱离基本的概念和范围进行多个变更。
权利要求
1.一种激光装置，包括冷却激光介质的冷却水的循环回路；通过该循环回路进行所述冷却水的送水以使所述冷却水循环的送水装置(10)；控制该送水装置(10)的送水的控制装置(30)；和配置在所述循环回路中，在所述冷却水的循环中净化该冷却水的净化装置(11)；所述控制装置(30)，在激光振荡中继续进行所述送水装置(10)的送水；在激光非振荡中控制所述送水装置(10)，以使交替地重复中止所述送水装置(10)的送水的送水中止状态和进行所述送水装置的送水的送水状态。
2.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，包括设置在所述循环回路中的热交换器(13)，和流出通过该热交换器(13)与所述冷却水进行热交换的一次冷却水的一次冷却水回路；在所述激光非振荡中的所述送水状态下，所述一次冷却水回路的一次冷却水的流动停止。
3.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，在所述激光非振荡中的所述送水状态下，最多在48个小时之内，通过所述送水装置(10)进行设置在所述循环回路的水箱(12)的水量的1倍或1倍以上、20倍或20倍以下的水量的送水。
4.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，所述净化装置(11)是网目尺寸为25μm或25μm以下的颗粒过滤器。
5.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，所述送水装置(10)内置在所述激光装置主体中。
6.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，所述送水装置(10)另置在所述激光装置主体的外部。
7.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，所述激光非振荡中的所述送水停止状态每超过预先设定的第一固定时间就切换到所述送水状态。
8.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，所述激光非振荡中的所述送水状态每超过预先设定的第二固定时间就切换到所述送水停止状态。
9.根据权利要求1所述的激光装置，其特征在于，包括设置在所述循环回路的测定所述冷却水的电导率的测定装置(16)，和从所述冷却水除掉金属离子的离子交换树脂(14)；所述控制装置(30)控制通过所述离子交换树脂(14)的流量、以使由所述测定装置(16)测定的电导率不超过预先设定的上限值。
10.根据权利要求9所述的激光装置，其特征在于，所述预先设定的上限值为3μS/cm。
全文摘要
一种使用循环冷却水的激光装置，是一种既能够考虑经济性又能够保持循环冷却水以及其循环回路的清洁度的激光装置。根据操作者的指示等，在激光装置中依次进行送水装置的起动、激光振荡的开始、激光振荡的停止、以及送水装置的停止，其后，激光装置进入运转中止期间，自动地转换到间歇送水模式。在该模式中，当第一个规定时间经过时开始送水，接着第二个规定时间经过时停止送水。之后同样地交替重复执行送水装置的送水开始以及停止。当恢复激光振荡时，操作者等根据指令终止间歇送水模式。送水装置可以装在激光装置内部，也可以另置在外部。
文档编号H01S5/00GK1722549SQ20051008407
公开日2006年1月18日 申请日期2005年7月12日 优先权日2004年7月14日
发明者西川佑司, 吉田宏之, 町田久忠, 西尾明彦, 宫田龙介 申请人:发那科株式会社