本發(fā)明涉及一種激光裝置。

背景技術(shù)：

在激光裝置中所使用的構(gòu)成部件具有如下情況：若在高溫下使用，則壽命變短。相反，若溫度過低，則有可能激光的特性變化。因此，一般進(jìn)行如下的溫度管理：將構(gòu)成部件維持在15℃～30℃范圍的預(yù)定溫度。

在高溫多濕的環(huán)境下使用激光裝置時(shí)，有時(shí)因外部空氣與維持在低溫的構(gòu)成部件之間的溫度差而發(fā)生結(jié)露。尤其，若在光學(xué)部件中發(fā)生結(jié)露，則由于激光被吸收或被散射，而無(wú)法實(shí)現(xiàn)所希望的性能。并且，若塵埃或揮發(fā)性物質(zhì)等異物附著于發(fā)生結(jié)露的位置，則干燥后異物沉淀在光學(xué)部件的表面，需要更換或修理光學(xué)部件。結(jié)露會(huì)使漏電、短路等危險(xiǎn)增加，因此對(duì)于電氣部件來(lái)說，也不希望發(fā)生結(jié)露。

已知有防止光學(xué)部件中發(fā)生結(jié)露的各種技術(shù)。已知有如下的激光振蕩器：具備向收納光學(xué)部件等的殼體內(nèi)提供干燥空氣的除濕裝置(參照日本特開平04-356981號(hào)公報(bào)、日本特開2012-024778號(hào)公報(bào)以及日本特開2013-239696號(hào)公報(bào))。已知如下的激光振蕩器：根據(jù)需要，對(duì)冷卻光學(xué)部件的冷卻水進(jìn)行加熱，由此調(diào)整光學(xué)部件的溫度(參照日本特開平01-232779號(hào)公報(bào)、日本特開昭57-045988號(hào)公報(bào)、日本特開平04-335585號(hào)公報(bào))。

已知如下的激光振蕩器：放電停止時(shí)，停止提供用于冷卻光學(xué)部件的冷媒，由此防止發(fā)生結(jié)露(參照日本特開2003-110174號(hào)公報(bào))。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

以往，在進(jìn)行維護(hù)作業(yè)時(shí)，若打開用于收納光學(xué)部件等的殼體的門，則有可能發(fā)生結(jié)露，因此需要等待長(zhǎng)時(shí)間直至殼體內(nèi)的溫度充分上升。因此，要求一種能夠根據(jù)需要迅速執(zhí)行維護(hù)作業(yè)的激光裝置。

根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，提供一種激光裝置，具備：殼體，其具有可打開的密閉構(gòu)造；光學(xué)系統(tǒng)，其設(shè)置于上述殼體內(nèi)；溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其使上述光學(xué)系統(tǒng)維持預(yù)定溫度；以及準(zhǔn)備工序控制部，其控制在打開上述殼體前執(zhí)行的準(zhǔn)備工序，其中，上述溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)構(gòu)成為：在激光裝置的運(yùn)行中使上述光學(xué)系統(tǒng)維持第1溫度，并且在開始了上述準(zhǔn)備工序時(shí)使上述光學(xué)系統(tǒng)維持上述第1溫度以上的第2溫度。

根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，激光裝置還具備：第1溫度取得部，其取得外部空氣溫度；以及溫度計(jì)算部，其根據(jù)上述外部空氣溫度來(lái)計(jì)算上述第2溫度。

根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，上述溫度計(jì)算部構(gòu)成為：以上述第2溫度成為上述外部空氣溫度以上的方式計(jì)算上述第2溫度。

根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，該激光裝置還具備：露點(diǎn)溫度取得部，其取得外部空氣的露點(diǎn)溫度；以及溫度計(jì)算部，其根據(jù)上述露點(diǎn)溫度來(lái)計(jì)算上述第2溫度。

根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，該激光裝置還具備：信號(hào)輸出部，其在上述光學(xué)系統(tǒng)的溫度到達(dá)上述第2溫度時(shí)輸出信號(hào)。

根據(jù)優(yōu)選實(shí)施方式，提供一種激光裝置，具備：殼體，其具有可打開的密閉構(gòu)造；光學(xué)系統(tǒng)，其設(shè)置于上述殼體內(nèi)；溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，其使上述光學(xué)系統(tǒng)維持預(yù)定溫度；準(zhǔn)備工序控制部，其控制在打開上述殼體前執(zhí)行的準(zhǔn)備工序；以及空氣提供部，其在上述準(zhǔn)備工序開始時(shí)，向上述殼體內(nèi)提供干燥空氣。

附圖說明

參照附圖所示的本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的詳細(xì)說明，使這些以及其他的本發(fā)明的目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)變得更加明確。

圖1A是表示第1實(shí)施方式的激光裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖1B是表示在圖1A的激光裝置中向服務(wù)模式轉(zhuǎn)移時(shí)的狀態(tài)的圖。

圖1C是表示在圖1A的激光裝置中維護(hù)作業(yè)執(zhí)行時(shí)的狀態(tài)的圖。

圖2A是表示第2實(shí)施方式的激光裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖2B是表示在圖2A的激光裝置中向服務(wù)模式轉(zhuǎn)移時(shí)的狀態(tài)的圖。

圖2C是表示第2實(shí)施方式的變形例的激光裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖3是表示第3實(shí)施方式的激光裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖4是表示第4實(shí)施方式的激光裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖5是表示第5實(shí)施方式的激光裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。

圖6是表示第6實(shí)施方式的激光裝置的結(jié)構(gòu)例的圖。

具體實(shí)施方式

以下，參照附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行說明。為了有助于理解本發(fā)明，適當(dāng)?shù)刈兏鼒D示的實(shí)施方式的構(gòu)成要素的比例尺。此外，對(duì)相同或相應(yīng)的構(gòu)成要素使用相同的參照符號(hào)。

圖1A、圖1B以及圖1C表示第1實(shí)施方式的激光裝置10的結(jié)構(gòu)例。激光裝置10用于利用從激光振蕩器發(fā)射的激光來(lái)進(jìn)行工件加工，例如焊接、穿孔或切斷。激光裝置10具備光學(xué)系統(tǒng)11、電源單元12、溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2、控制溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2的控制裝置3。

光學(xué)系統(tǒng)11由在激光裝置10中使用的各種光學(xué)部件構(gòu)成。光學(xué)部件包括構(gòu)成光諧振器的反射鏡等。

電源單元12向激光振蕩器提供激勵(lì)激光介質(zhì)的電力。激光介質(zhì)既可以是二氧化碳等氣體，也可以是玻璃、晶體或半導(dǎo)體等固體。

光學(xué)系統(tǒng)11以及電源單元12收納于具有大致密閉結(jié)構(gòu)的殼體4內(nèi)。殼體4具有可打開的門41，可根據(jù)需要進(jìn)入殼體4內(nèi)部的構(gòu)成部件。激光裝置10也可以在殼體4的外部具備折射或反射振蕩后的激光的追加光學(xué)部件。

在殼體4中，形成通過間隔壁42和閥43相互隔離的第1空間4a和第2空間4b(參照?qǐng)D1A)。光學(xué)系統(tǒng)11收納于第1空間4a內(nèi)，電源單元12收納于第2空間4b內(nèi)。閥43是通過控制裝置3可開閉地控制的電磁閥。在打開了閥43時(shí)(參照?qǐng)D1B)，第1空間4a和第2空間4b相互連通。

在一實(shí)施方式中，為了防止殼體4的內(nèi)部空間的濕度上升，也可以使用除濕劑?；蛘?，在周圍環(huán)境特別高溫多濕的情況下(例如，氣溫約40℃、露點(diǎn)溫度30℃)，也可以使用除濕器或干燥空氣提供裝置。

溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2調(diào)節(jié)殼體4的內(nèi)部空間的溫度。溫度調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)2具備冷卻水循環(huán)裝置21和熱交換器22。

冷卻水循環(huán)裝置21通過配管提供用于冷卻光學(xué)系統(tǒng)11的冷卻水。與光學(xué)系統(tǒng)11進(jìn)行熱交換而變得溫暖的冷卻水向冷卻水循環(huán)裝置21回流，通過冷卻裝置再次被冷卻。圖1A所示的箭頭23表示冷卻水的流向。

熱交換器22通過殼體4的第2空間4b與外部空氣的熱交換，使電源單元12維持外部空氣溫度。圖1A的箭頭24表示熱的傳遞方向。在一實(shí)施方式中，熱交換器22也可以是內(nèi)外空氣分離式熱交換器。熱交換器22通過薄片金屬板將殼體4的內(nèi)部空間和外部空間彼此隔離。由此，防止外部空氣進(jìn)入到殼體4的內(nèi)部。

控制裝置3用于使激光裝置10啟動(dòng)或停止，或控制激光輸出，或控制激光裝置10的構(gòu)成部件的溫度?？刂蒲b置3是具備與CPU、存儲(chǔ)器以及外部裝置連接的接口的數(shù)字計(jì)算機(jī)。CPU執(zhí)行與激光裝置10的動(dòng)作相關(guān)的各種運(yùn)算。存儲(chǔ)器由ROM、RAM、非易失性存儲(chǔ)器等構(gòu)成。

在ROM中存儲(chǔ)用于控制控制裝置3的整體動(dòng)作的系統(tǒng)程序。在RAM中存儲(chǔ)CPU的運(yùn)算結(jié)果、輸入值以及檢測(cè)值等。在非易失性存儲(chǔ)器中存儲(chǔ)激光裝置10的控制程序以及與之相關(guān)的參數(shù)等。接口用于將激光裝置10連接到外部裝置，例如輸入裝置以及顯示裝置。

控制裝置3具備準(zhǔn)備工序控制部31和溫度調(diào)節(jié)部32。準(zhǔn)備工序控制部31控制執(zhí)行維護(hù)作業(yè)(伴隨維護(hù)或檢修等的作業(yè))之前的準(zhǔn)備工序。準(zhǔn)備工序控制部31根據(jù)操作員的操作來(lái)開始準(zhǔn)備工序。在定期地執(zhí)行維護(hù)作業(yè)的情況下，也可以將準(zhǔn)備工序控制部31編程為在預(yù)先決定的時(shí)刻開始準(zhǔn)備工序。

溫度調(diào)節(jié)部32控制冷卻水循環(huán)裝置21，使光學(xué)系統(tǒng)11的溫度維持預(yù)定溫度。

接著，說明激光裝置10的動(dòng)作。激光裝置10在用于發(fā)射激光的通常模式與用于進(jìn)行維護(hù)作業(yè)的服務(wù)模式之間進(jìn)行切換。

(1)選擇通常模式時(shí)

在選擇了通常模式時(shí)，殼體4的門41以及閥43分別位于閉塞位置。即，殼體4的內(nèi)部空間分離為第1空間4a和第2空間4b(參照?qǐng)D1A)。溫度調(diào)節(jié)部32控制冷卻水循環(huán)裝置21通過配管提供冷卻水，使光學(xué)系統(tǒng)11維持大致固定的溫度。例如，光學(xué)系統(tǒng)11維持15℃～30℃范圍內(nèi)的預(yù)定溫度，例如約20℃。光學(xué)系統(tǒng)11維持從預(yù)先決定的溫度至例如±1℃程度的范圍內(nèi)。另一方面，電源單元12通過熱交換器22維持與外部空氣溫度大致相等。

(2)選擇服務(wù)模式時(shí)

若操作員操作與控制裝置3連接的開關(guān)來(lái)選擇服務(wù)模式時(shí)，與之相應(yīng)地，控制裝置3按照預(yù)先決定的序列，執(zhí)行用于進(jìn)行維護(hù)作業(yè)的準(zhǔn)備工序。從控制裝置3的非易失性存儲(chǔ)器讀出序列程序。

需要打開殼體4的門41來(lái)進(jìn)入內(nèi)部時(shí)，選擇服務(wù)模式。若從通常模式切換為服務(wù)模式后打開門41，則有時(shí)較高溫多濕的外部空氣進(jìn)入到殼體4的內(nèi)部空間，發(fā)生結(jié)露。尤其，若在構(gòu)成光學(xué)系統(tǒng)11的透鏡等光學(xué)部件的表面發(fā)生結(jié)露，則有可能破壞作為光學(xué)系統(tǒng)11的預(yù)期的功能。

根據(jù)本實(shí)施方式，在選擇了服務(wù)模式時(shí)，執(zhí)行應(yīng)在打開門41前進(jìn)行的準(zhǔn)備工序。首先，若準(zhǔn)備工序控制部31接收表示服務(wù)模式的選擇的信號(hào)，則準(zhǔn)備工序控制部31控制溫度調(diào)節(jié)部32以及閥43來(lái)執(zhí)行準(zhǔn)備工序。

在準(zhǔn)備工序中，溫度調(diào)節(jié)部32響應(yīng)從準(zhǔn)備工序控制部31輸出的信號(hào)，停止冷卻水循環(huán)裝置21的冷卻水的提供。此外，準(zhǔn)備工序控制部31打開閥43，使第1空間4a和第2空間4b相互連通(參照?qǐng)D1B)。若打開閥43，則第2空間4b的濕度變低。熱交換器22在向服務(wù)模式轉(zhuǎn)移后還繼續(xù)運(yùn)行，因此光學(xué)系統(tǒng)11通過熱交換器22無(wú)結(jié)露地加溫至大致到達(dá)外部空氣溫度為止。

根據(jù)本實(shí)施方式的激光裝置10，若選擇服務(wù)模式，則自動(dòng)地開始上述的準(zhǔn)備工序。在準(zhǔn)備工序中，通過熱交換器22，光學(xué)系統(tǒng)11的溫度上升至與外部空氣大致相等的溫度。因此，選擇服務(wù)模式后，若經(jīng)過了預(yù)定時(shí)間后打開門41(參照?qǐng)D1C)，則能夠不會(huì)在光學(xué)系統(tǒng)11中發(fā)生結(jié)露地執(zhí)行維護(hù)作業(yè)。

在第1實(shí)施方式的變形例中，激光裝置10也可以不具備間隔壁42和閥43。在該情況下，在通常模式下，第1空間4a和第2空間4b也相互連通。選擇了服務(wù)模式時(shí)的動(dòng)作與第1實(shí)施方式相同。

圖2A和圖2B表示第2實(shí)施方式的激光裝置10的結(jié)構(gòu)例。根據(jù)本實(shí)施方式，不在殼體4上設(shè)有閥43而是通過間隔壁42將第1空間4a和第2空間4b相互隔開。冷卻水循環(huán)裝置21具備用于冷卻回流的水的冷卻裝置25和使冷卻水循環(huán)的泵26(參照?qǐng)D2A)。激光裝置10的其他結(jié)構(gòu)與第1實(shí)施方式相同。

在選擇了服務(wù)模式時(shí)，溫度調(diào)節(jié)部32響應(yīng)從準(zhǔn)備工序控制部31輸出的信號(hào)，使冷卻裝置25停止。另一方面，泵26繼續(xù)進(jìn)行冷卻水的循環(huán)(參照?qǐng)D2B)。泵26在使冷卻水循環(huán)時(shí)發(fā)熱。因此，停止冷卻裝置25后，因泵26的發(fā)熱冷卻水的溫度、進(jìn)一步地光學(xué)系統(tǒng)11的溫度逐漸升高。作業(yè)者在光學(xué)系統(tǒng)11的溫度充分高的時(shí)間點(diǎn)打開殼體4的門41，執(zhí)行維護(hù)作業(yè)。因此，在本實(shí)施方式中，也能夠防止光學(xué)系統(tǒng)11中的結(jié)露的發(fā)生。

圖2C表示第2實(shí)施方式的變形例的激光裝置10的結(jié)構(gòu)例。在本變形例中，泵26在準(zhǔn)備工序中也可以連接到與熱交換器22不同的追加的熱交換器27。如箭頭28所示，熱交換器27與外部空氣進(jìn)行熱交換。因此，通過泵26循環(huán)的冷卻水被加溫至大致到達(dá)外部空氣溫度為止。

在第1實(shí)施方式以及第2實(shí)施方式的其他變形例中，冷卻水循環(huán)裝置21也可以內(nèi)置于在準(zhǔn)備工序中使用的加熱器內(nèi)。加熱器用于加熱為了冷卻光學(xué)系統(tǒng)11而提供的冷卻水。因此，根據(jù)本變形例，能夠使光學(xué)系統(tǒng)11的溫度迅速上升。能夠在短時(shí)間內(nèi)完成，迅速地執(zhí)行激光裝置10的維護(hù)作業(yè)?；蛘撸构鈱W(xué)系統(tǒng)11的溫度上升至比外部空氣高的溫度。因此，即使在極度高溫多濕的環(huán)境下，也能夠防止結(jié)露的發(fā)生。

此外，在其他變形例中，也可以使用其他公知的冷卻手段，例如利用珀耳帖(Peltier)元件的冷卻裝置來(lái)代替冷卻水循環(huán)裝置21。根據(jù)第1實(shí)施方式、第2實(shí)施方式以及它們的變形例，即使不使用測(cè)定外部空氣溫度的溫度傳感器，也能夠使光學(xué)系統(tǒng)11的周圍溫度接近外部空氣溫度，從而能夠提供具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的激光裝置10。

圖3表示第3實(shí)施方式的激光裝置10的結(jié)構(gòu)圖。根據(jù)本實(shí)施方式，在準(zhǔn)備工序中，按照外部空氣溫度計(jì)算出光學(xué)系統(tǒng)11的目標(biāo)溫度。

本實(shí)施方式的控制裝置3還具備第1溫度取得部33和目標(biāo)溫度計(jì)算部34。第1溫度取得部33從未圖示的溫度傳感器取得外部空氣溫度。在一實(shí)施方式中，溫度傳感器既可以安裝在殼體4上，也可以設(shè)在殼體4的附近?；蛘?，溫度傳感器也可以安裝在冷卻水循環(huán)裝置21上。

目標(biāo)溫度計(jì)算部34按照由第1溫度取得部33取得的外部空氣溫度，計(jì)算出光學(xué)系統(tǒng)11的目標(biāo)溫度。在一實(shí)施方式中，目標(biāo)溫度計(jì)算部34對(duì)外部空氣溫度加上預(yù)定的附加溫度來(lái)計(jì)算出目標(biāo)溫度。溫度調(diào)節(jié)部32按照計(jì)算出的目標(biāo)溫度來(lái)控制冷卻水循環(huán)裝置21。另外，也可以將附加溫度適當(dāng)?shù)卦O(shè)定為不在局部產(chǎn)生溫度低的位置。在一實(shí)施方式中，附加溫度也可以為零。此外，在外部空氣溫度低于運(yùn)行中的第1空間4a的溫度的情況下，也可以直接將運(yùn)行中的溫度設(shè)為目標(biāo)溫度。

根據(jù)本實(shí)施方式，按照與外部空氣溫度對(duì)應(yīng)地決定的目標(biāo)溫度，調(diào)節(jié)光學(xué)系統(tǒng)11的溫度，因此不需要將光學(xué)系統(tǒng)11加熱至需要以上高的溫度，就能夠迅速地執(zhí)行維護(hù)作業(yè)。

圖4表示第4實(shí)施方式的激光裝置10的結(jié)構(gòu)例。根據(jù)本實(shí)施方式，在準(zhǔn)備工序中，按照外部空氣的露點(diǎn)溫度計(jì)算出光學(xué)系統(tǒng)11的目標(biāo)溫度。

根據(jù)本實(shí)施方式，代替參照?qǐng)D3說明的第1溫度取得部33，控制裝置3具備露點(diǎn)溫度取得部37。露點(diǎn)溫度取得部37按照由溫度傳感器測(cè)定出的外部空氣溫度和由濕度傳感器測(cè)定出的外部空氣濕度，計(jì)算出外部空氣的露點(diǎn)溫度?；蛘?，露點(diǎn)溫度取得部37也可以使用露點(diǎn)計(jì)來(lái)直接取得外部空氣的露點(diǎn)溫度。

目標(biāo)溫度計(jì)算部34以目標(biāo)溫度成為外部空氣的露點(diǎn)溫度以上的方式計(jì)算目標(biāo)溫度。目標(biāo)溫度計(jì)算部34對(duì)由露點(diǎn)溫度取得部37取得的露點(diǎn)溫度加上預(yù)定的附加溫度(例如，約5℃)來(lái)計(jì)算出目標(biāo)溫度。

根據(jù)本實(shí)施方式，調(diào)節(jié)光學(xué)系統(tǒng)11的溫度以便成為高于露點(diǎn)溫度的溫度。因此，即使存在局部溫度容易上升的位置，也能夠可靠地防止結(jié)露的發(fā)生。此外，不需要將光學(xué)系統(tǒng)11加溫至需要以上高的溫度，就能夠迅速地執(zhí)行維護(hù)作業(yè)。

圖5表示第5實(shí)施方式的激光裝置10的結(jié)構(gòu)例。本實(shí)施方式的控制裝置3還具備第2溫度取得部35和信號(hào)輸出部36。

第2溫度取得部35通過設(shè)于殼體4內(nèi)的溫度傳感器(未圖示)來(lái)取得光學(xué)系統(tǒng)11的溫度。

在光學(xué)系統(tǒng)11的溫度到達(dá)目標(biāo)溫度的情況下，信號(hào)輸出部36輸出表示準(zhǔn)備工序完成的信號(hào)。激光裝置10根據(jù)從信號(hào)輸出部36輸出的信號(hào)，向作業(yè)者通知能夠執(zhí)行維護(hù)作業(yè)。例如，激光裝置10根據(jù)從信號(hào)輸出部36輸出的信號(hào)，經(jīng)由未圖示的顯示裝置向作業(yè)者進(jìn)行通知，或發(fā)出效果音。

圖6表示第6實(shí)施方式的激光裝置10的結(jié)構(gòu)例。根據(jù)本實(shí)施方式，激光裝置10具備向殼體4內(nèi)提供干燥空氣的空氣提供裝置13。控制裝置3還具備空氣提供部38。

根據(jù)本實(shí)施方式，在選擇了服務(wù)模式時(shí)，空氣提供部38根據(jù)從準(zhǔn)備工序控制部31輸出的信號(hào)，通過空氣提供裝置13向殼體4內(nèi)提供干燥空氣。由此，即使打開了殼體4的門41，也能夠持續(xù)提供干燥空氣，因此外部空氣不會(huì)流入到第1空間4a。因此，能夠防止結(jié)露的發(fā)生。

以上，說明了本發(fā)明的各種實(shí)施方式，但如果是本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，則根據(jù)其他實(shí)施方式也能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明想要實(shí)現(xiàn)的作用效果。尤其，不脫離本發(fā)明的范圍，能夠?qū)ι鲜龅膶?shí)施方式的構(gòu)成要素進(jìn)行刪除或置換，或者還能夠附加公知的手段。此外，本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白通過任意地組合在本說明書中明示或暗示的多個(gè)實(shí)施方式的特征，也能夠?qū)嵤┍景l(fā)明。

通過本發(fā)明的激光裝置，作為打開殼體前的準(zhǔn)備工序，將光學(xué)系統(tǒng)的溫度調(diào)節(jié)為運(yùn)行中的溫度以上的溫度?；蛘?，作為打開殼體的門前的準(zhǔn)備工序，向殼體內(nèi)提供干燥空氣。由此，能夠防止結(jié)露的發(fā)生，迅速地開始維護(hù)作業(yè)。