特許 7441746 レーザ加工機の冷却水監視装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-02-21

(45)【発行日】2024-03-01

(54)【発明の名称】レーザ加工機の冷却水監視装置

(51)【国際特許分類】

   B23K 26/00 20140101AFI20240222BHJP

   B23K 26/70 20140101ALI20240222BHJP

【ＦＩ】

B23K26/00 Q

B23K26/00 M

B23K26/70

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020117588

(22)【出願日】2020-07-08

(65)【公開番号】P2022015010

(43)【公開日】2022-01-21

【審査請求日】2023-04-18

(73)【特許権者】

【識別番号】390014672

【氏名又は名称】株式会社アマダ

(74)【代理人】

【識別番号】100083806

【弁理士】

【氏名又は名称】三好 秀和

(74)【代理人】

【識別番号】100101247

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 俊一

(74)【代理人】

【識別番号】100095500

【弁理士】

【氏名又は名称】伊藤 正和

(74)【代理人】

【識別番号】100098327

【弁理士】

【氏名又は名称】高松 俊雄

(72)【発明者】

【氏名】宮本 佳尚

【審査官】山内 隆平

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０１６／１９４０７０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特許第６３３６１６３（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】特開平１０－３３５７２０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ２３Ｋ ２６／００

Ｂ２３Ｋ ２６／７０

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

レーザ加工機の冷却水中に存在する不純物を検出して検出信号を出力するセンサと、
前記レーザ加工機の稼働中に、前記検出信号に基づいて前記冷却水の使用の適否を判定する判定部と、
前記レーザ加工機の稼働終了により前記判定部による判定が停止される期間中の、前記レーザ加工機の設置箇所の温度に関する環境情報を、前記レーザ加工機の稼働再開時に取得する第１の取得部と、
前記期間中における前記冷却水の水質変化の内容を前記環境情報に基づいて推定する第１の推定部と
を備え、
前記判定部は、前記稼働再開時に、前記第１の推定部が推定した前記水質変化の内容を考慮して前記冷却水の使用の適否を判定する
レーザ加工機の冷却水監視装置。

【請求項2】

前記判定部が前記冷却水の使用を否と判定した場合に、前記冷却水の水質に対する警告を出力する警告部をさらに備える請求項１に記載のレーザ加工機の冷却水監視装置。

【請求項3】

前記判定部が前記冷却水の使用を否と判定した場合、前記レーザ加工機の稼働停止中に貯留タンク内の前記冷却水を交換させる交換部をさらに備える請求項１又は２に記載のレーザ加工機の冷却水監視装置。

【請求項4】

前記レーザ加工機の設置箇所が属する地区の天気予報の情報を取得する第２の取得部と、
前記天気予報の情報から求めた前記設置箇所の将来の温度に基づいて、前記レーザ加工機の稼働を終了させた場合に前記冷却水に生じる将来の水質変化の内容を推定する第２の推定部と、
前記第２の推定部が推定した前記将来の水質変化の内容に基づいて、前記冷却水の使用が否となる将来の時期を予測する予測部と
をさらに備える
請求項１～３のいずれか１項に記載のレーザ加工機の冷却水監視装置。

【請求項5】

前記予測部が予測した前記将来の時期に基づいて、前記冷却水の将来の水質に対する予報を出力する予報部をさらに備える請求項４に記載のレーザ加工機の冷却水監視装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、レーザ加工機の冷却水監視装置に関する。

【背景技術】

【0002】

レーザ加工機は、発熱部分を冷却水で冷却する冷却装置を備える。特許文献１には、純水を用いて生成した冷却水をレーザ加工ヘッドに供給する冷却水供給システムが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第６３３６１６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

純水には水道水のような残留塩素が存在しないので、純水が循環する冷却装置の内部は、藻類、細菌、真菌等の微生物の成育に適した環境になりやすい。

【0005】

本発明の目的は、微生物が成育しやすい純水を用いた冷却水によるレーザ加工機の冷却を、適時継続的に行えるようにすることにある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上記目的を達成するため本発明の１つの態様に係るレーザ加工機の冷却水監視装置は、
レーザ加工機の冷却水中に存在する不純物を検出して検出信号を出力するセンサと、
前記レーザ加工機の稼働中に、前記検出信号に基づいて前記冷却水の使用の適否を判定する判定部と、
前記レーザ加工機の稼働終了により前記判定部による判定が停止される期間中の、前記レーザ加工機の設置箇所の温度に関する環境情報を、前記レーザ加工機の稼働再開時に取得する第１の取得部と、
前記期間中における前記冷却水の水質変化の内容を前記環境情報に基づいて推定する第１の推定部と
を備え、
前記判定部は、前記稼働再開時に、前記第１の推定部が推定した前記水質変化の内容を考慮して前記冷却水の使用の適否を判定する。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、微生物が成育しやすい純水を用いた冷却水によるレーザ加工機の冷却を、適時継続的に行えるようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】チラー装置から供給されてレーザ加工機を冷却する冷却水を監視する本発明の一実施形態に係る冷却水監視装置の概略構成を示す説明図である。

【図2A】図１のＹ型ストレーナの内部の構造を示す説明図である。

【図2B】図２Ａの濾過部材の要部拡大図である。

【図3A】図１の循環経路の配管の内部に経年によって生じる状態変化を示す断面図である。

【図3B】図１の循環経路の配管中に存在する直角エルボの内部に経年によって生じる状態変化を示す断面図である。

【図4A】図１のレーザ加工機を冷却する冷却水中の不純物を検出する透過型センサをチラー装置の貯留タンクに配置する場合の説明図である。

【図4B】図１のレーザ加工機を冷却する冷却水中の不純物を検出する透過型センサを冷却水の循環経路に配置する場合の説明図である。

【図5】図１のコントローラがプログラムに基づいて実行する冷却水の監視処理に関する手順の一例を示すフローチャートである。

【図6】図１のコントローラがプログラムに基づいて実行する冷却水の将来における水質変化の内容の推定処理に関する手順の一例を示すフローチャートである。

【図7】図１のコントローラがプログラムに基づいて実行する冷却水の将来における水質変化の内容の推定処理に関する手順の別例を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0009】

［実施形態］
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。各図面を通じて同一あるいは同等の部位、又は構成要素には、同一の符号を付している。

【0010】

以下に示す実施形態は、この発明の技術的思想を具体化するための装置等を例示するものである。この発明の技術的思想は、各構成要素の材質、形状、構造、配置、機能等を下記のものに特定するものでない。

【0011】

図１に示す冷却水監視装置１は、冷却水の水質を監視する。冷却水は、チラー装置３とレーザ加工機５のレーザ発振部７との間、及び、チラー装置３とレーザ加工機５のレーザ加工ヘッド９との間でそれぞれ循環される。

【0012】

チラー装置３は、例えば、２５°Ｃの冷却水をレーザ発振部７及びレーザ加工ヘッド９に供給する。冷却水監視装置１は、例えば、後述するように、チラー装置３の内部において、あるいは、チラー装置３の外部に設けた冷却水の循環経路１１，１３において、冷却水を監視することができる。

【0013】

各循環経路１１，１３の往路上には、Ｙ型ストレーナ１５がそれぞれ設けられている。各循環経路１１，１３の往路には、レーザ発振部７及びレーザ加工ヘッド９に向かう冷却水がそれぞれ通過する。

【0014】

各Ｙ型ストレーナ１５は、図２Ａに示すように、循環経路１１，１３の途中に接続される本体１７と、本体１７内に設けられる濾過部材１９とを有している。

【0015】

本体１７は、主流路２１と、主流路２１の中間部から分岐された分岐流路２３とを有している。主流路２１の一端には流入口２５が設けられており、他端には流出口２７が設けられている。主流路２１の中間部には、流入口２５から流出口２７に向けて主流路２１を流れる流体を分岐流路２３に導く整流板２９が設けられている。

【0016】

流入口２５は、循環経路１１，１３のチラー装置３側に接続されている。流出口２７は循環経路１１，１３のレーザ発振部７側及びレーザ加工ヘッド９側にそれぞれ接続されている。

【0017】

濾過部材１９は、分岐流路２３の先端の開口から内部に収容されている。濾過部材１９が収容された分岐流路２３の開口は、蓋３１によって塞がれている。この蓋３１により濾過部材１９は、分岐流路２３内に固定されている。

【0018】

濾過部材１９は、両端が開放された筒状に形成されている。濾過部材１９は、本実施形態では、図２Ｂに示すように、ステンレス鋼線によるメッシュ状部材で構成されている。メッシュには、例えば、１インチ間に１００の網目を有する空間率３６．０％のものを用いることができる。

【0019】

循環経路１１，１３に介設したＹ型ストレーナ１５の内部では、流入口２５から主流路２１に流入した冷却水が整流板２９により分岐流路２３の濾過部材１９内に流入する。濾過部材１９内の冷却水は、メッシュ状部材の網目を通過して分岐流路２３から主流路２１の流出口２７側に流出する。メッシュの網目を通過できない冷却水中の不純物は、濾過部材１９内に残る。

【0020】

図１のレーザ発振部７及びレーザ加工ヘッド９を冷却する循環経路１１，１３の冷却水には、不純物をほとんど含まない純水が用いられる。純水は、チラー装置３の熱交換部（図示せず）に水中のミネラル分等が析出して熱交換効率が下がるのを防ぐために、冷却水として用いられる。しかし、純水には水道水のような残留塩素が存在しないので、純水を用いた冷却水は、藻類、細菌、真菌等の微生物の成育に適した環境になりやすい。

【0021】

微生物自身及び微生物が分泌する粘性有機物は、冷却水内にスライムを形成する。スライムは、自由に形状を変え、また、集合離散することができる。このため、冷却水中のスライムは、Ｙ型ストレーナ１５の濾過部材１９の網目を通過して、Ｙ型ストレーナ１５よりもレーザ発振部７及びレーザ加工ヘッド９側の循環経路１１，１３に流れ込んでしまう。

【0022】

循環経路１１，１３内を流れる冷却水中のスライムは、循環経路１１，１３の配管の内部に付着してバイオフィルムを形成する。図３Ａに示すように、循環経路１１，１３の配管３３に形成されたバイオフィルム３５の膜厚は、バイオフィルム３５の表面に新たに付着するスライムにより、時間が経つにつれて増加する。特に、図３Ｂに示す直角エルボ３７が配管３３中に存在する場合は、直角エルボ３７の部分に冷却水の乱流が生じてスライムが付着しやすいので、バイオフィルム３５の膜厚が増加するペースが速くなりやすい。

【0023】

配管３３中のバイオフィルム３５の膜厚が増加すると、配管３３の流路断面積が徐々に狭められて、循環経路１１，１３における冷却水の循環量が減る。冷却水の循環量が減ると、チラー装置３によるレーザ発振部７及びレーザ加工ヘッド９の冷却効率が低下する。

【0024】

そこで、本実施形態の冷却水監視装置１では、冷却水中に存在する微生物等の不純物の状態を、冷却水の交換の要否を判断する材料に追加している。冷却水の交換の要否は、本実施形態では、図１に示すＣＮＣ装置３９のコントローラ４１が判断する。

【0025】

ＣＮＣ装置３９は、レーザ加工機５によって加工する加工対象物の形状データ等に基づいて、レーザ発振部７によるレーザ光の出力と、レーザ加工ヘッド９の動作とを、ＮＣ（数値制御）によって制御する。コントローラ４１は、ＣＮＣ装置３９のレーザ発振部７及びレーザ加工ヘッド９を制御するコントローラと兼用でもよく、冷却水の交換の要否を判断する専用のコントローラでもよい。

【0026】

コントローラ４１には、チラー装置３の導電率計４３及び透過型センサ４５からの検出信号が入力される。導電率計４３及び透過型センサ４５は、例えば、チラー装置３の冷却水の貯留タンク（図示せず）に設けることができる。

【0027】

導電率計４３は、貯留タンク内の冷却水のイオンを検出して導電率、即ち、電気伝導率を測定し、測定した導電率に応じた検出信号を出力する。冷却水の導電率は、冷却水に用いる純水中の不純物（無機物）が増えると上がる。そこで、コントローラ４１は、導電率計４３の検出信号が示す冷却水の導電率により、冷却水中の不純物が使用の継続により増えたかどうかを判断する。

【0028】

透過型センサ４５は、図４Ａに示すように、一対の投光部４７及び受光部４９を有している。透過型センサ４５においては、投光部４７が出力した検出光５１の、チラー装置３の貯留タンク５３内の冷却水５５を透過した透過光５７を、貯留タンク５３を挟んで対向する受光部４９が受光する。したがって、貯留タンク５３の少なくとも検出光５１及び透過光５７の光路上に位置する部分は、検出光５１及び透過光５７が透過可能な素材で形成されている。

【0029】

透過型センサ４５は、受光部４９による透過光５７の受光光量に応じた検出信号を出力する。コントローラ４１は、透過型センサ４５の検出信号から、検出光５１の光路上に位置する貯留タンク５３内の冷却水５５中の不純物５９の数を検出することができる。

【0030】

なお、透過型センサ４５は、例えば、循環経路１１，１３中の冷却水５５の流れが清流となる直管部分に、図４Ｂに示すように、配管３３を挟んで投光部４７及び受光部４９が対向するように配置してもよい。導電率計４３も、図４Ｂに示す透過型センサ４５のように、循環経路１１，１３中の配管３３に設けて内部の冷却水５５の導電率を測定する構成としてもよい。

【0031】

また、コントローラ４１は、ＣＮＣ装置３９が電源のオンにより運転されている時間を積算する。

【0032】

ＣＮＣ装置３９の運転中には、ＣＮＣ装置３９の制御によりレーザ発振部７及びレーザ加工ヘッド９を動作させて、加工対象物をレーザ加工することができる。したがって、ＣＮＣ装置３９の運転中は、チラー装置３が循環経路１１，１３を循環させる冷却水５５により、レーザ発振部７及びレーザ加工ヘッド９が冷却される。したがって、レーザ発振部７及びレーザ加工ヘッド９の冷却に冷却水５５を使用した時間は、ＣＮＣ装置３９の運転時間の積算値を目安に把握することができる。

【0033】

そこで、コントローラ４１は、冷却水５５を交換する定期メンテナンスの時期が到来したか否かを、ＣＮＣ装置３９の運転時間の積算値に基づいて判断する。

【0034】

なお、コントローラ４１は、ＣＮＣ装置３９が接続されたインターネット６１を介して、不図示のＷｅｂサーバから気象情報を取得することができる。Ｗｅｂサーバは、例えば、過去の気象履歴及び現在以降の天気予報を気象情報として提供するサービスの提供者が運用するサーバとすることができる。

【0035】

コントローラ４１は、インターネット６１を介して取得した気象情報のうち、レーザ加工機５の設置箇所が属する地区の気象情報における過去の気象履歴を、レーザ加工機５の設置箇所の温度に関する環境情報として用いる。コントローラ４１は、この環境情報を用いて、電源オフによるＣＮＣ装置３９の運転停止中に冷却水５５に生じた水質変化の内容を推定することができる。電源オフによるＣＮＣ装置３９の運転停止は、例えば、レーザ加工機５の稼働終了により発生する。

【0036】

また、コントローラ４１は、取得した気象情報中の現在以降の天気予報を用いて、ＣＮＣ装置３９の電源をオフしてレーザ加工機５の稼働を終了させた場合に冷却水５５に生じる将来の水質変化の内容を推定することができる。将来の水質変化の内容は、例えば、ＣＮＣ装置３９の電源オフ後に何日で冷却水５５を交換する時期が到来するか、等とすることができる。

【0037】

ここで、冷却水５５の水質変化とは、例えば、図３Ａ及び図３Ｂを参照して説明した配管３３の内部のバイオフィルム３５の元となるスライムの発生とすることができる。

【0038】

次に、コントローラ４１が不図示のメモリに記憶されたプログラムにしたがい実行する冷却水５５の監視処理に関する手順の一例を、図５のフローチャートを参照して説明する。

【0039】

コントローラ４１は、ＣＮＣ装置３９の電源がオンされると（ステップＳ１１）、冷却水５５に関する情報を取得する（ステップＳ１３）。取得する情報は、導電率計４３及び透過型センサ４５の検出信号の情報と、ＣＮＣ装置３９の運転時間の積算値の情報と、インターネット６１上で提供される過去の気象履歴の情報とを含んでいる。過去の気象履歴は、レーザ加工機５の設置箇所を含む地区の過去の気温を含んでいる。

【0040】

コントローラ４１は、ステップＳ１３で取得した透過型センサ４５の検出信号から、検出光５１及び透過光５７の光路上の冷却水５５中に存在する不純物５９の数を割り出すことができる。そして、コントローラ４１は、割り出した不純物５９の数をＣＮＣ装置３９の運転時間中に積算した積算値と、それに関する閾値とを比較する（ステップＳ１５）。

【0041】

閾値との比較により、冷却水５５の使用が否、即ち、不適切と判定されるまで冷却水５５中の不純物５９の数が増えている場合は（ステップＳ１５でＮＧ）、後述するステップＳ２５に処理を移行する。また、使用が適切と判定される程しか不純物５９が増えていない場合は（ステップＳ１５でＯＫ）、コントローラ４１は、ステップＳ１３で取得したＣＮＣ装置３９の運転時間の積算値から、定期メンテナンスの時期が到来したか否かを確認する（ステップＳ１７）。

【0042】

定期メンテナンスの時期が到来し、冷却水５５の使用が不適切と判定された場合は（ステップＳ１７でＮＧ）、ステップＳ２５に処理を移行する。また、時期が到来しておらず、冷却水５５の使用が適切と判定された場合は（ステップＳ１７でＯＫ）、コントローラ４１は、冷却水５５の使用が不適切と判定される程のイオンが冷却水５５から検出されたか否かを確認する（ステップＳ１９）。この確認の際に、コントローラ４１は、ステップＳ１３で取得した導電率計４３の検出信号から、冷却水５５のイオンの量を検出する。

【0043】

冷却水５５の使用が不適切と判定される程のイオンが検出された場合は（ステップＳ１９でＮＧ）、ステップＳ２５に処理を移行する。また、使用が適切と判定される程しかイオンが検出されていない場合は（ステップＳ１９でＯＫ）、コントローラ４１は、外部環境積算を行う（ステップＳ２１）。

【0044】

外部環境積算では、コントローラ４１は、循環経路１１，１３の配管３３に形成されたバイオフィルム３５の膜厚を求める。バイオフィルム３５の膜厚は、時間が経つにつれて増加し、循環経路１１，１３の配管３３における冷却水５５の循環量を減少させる。そこて、コントローラ４１は、ステップＳ２１の外部環境積算において、配管３３のバイオフィルム３５の発生量を推定する。そして、コントローラ４１は、推定した発生量を積算して配管３３のバイオフィルム３５の膜厚を求め、求めた膜厚が、冷却水５５の流量不足により冷却効率に支障を及ぼす程に増加したか否かを確認する。

【0045】

ＣＮＣ装置３９の運転中には、チラー装置３の熱交換部により、冷却水５５の温度が例えば２５°Ｃに維持される。このため、ＣＮＣ装置３９の運転中におけるバイオフィルム３５の発生量は、例えば、ＣＮＣ装置３９の運転時間に基づいて推定することができる。

【0046】

ＣＮＣ装置３９の運転停止期間中には、冷却水５５の温度が、チラー装置３の停止により２５°Ｃに維持されず、チラー装置３の外部環境の影響を受けて変化する。このため、ＣＮＣ装置３９の運転停止期間中におけるバイオフィルム３５の発生量は、例えば、チラー装置３の外部環境を考慮して推定する必要がある。

【0047】

循環経路１１，１３の冷却水５５は、レーザ加工機５の設置箇所を循環する。したがって、ＣＮＣ装置３９の運転停止期間中には、冷却水５５の温度が、レーザ加工機５の設置箇所における温度の影響を受けて変化する。

【0048】

バイオフィルム３５の元となるスライムを形成する微生物の量は、例えば、微生物の成長に最適な３７°Ｃ～４０°Ｃの純水中では、冷却水５５の温度である２５°Ｃに比べて指数関数的に増加する。ＣＮＣ装置３９の運転停止期間における冷却水５５の温度は、循環経路１１，１３が存在するレーザ加工機５の設置箇所における温度次第で、微生物の成長に最適な温度まで上昇する可能性がある。したがって、ＣＮＣ装置３９の運転停止期間におけるバイオフィルム３５の推定発生量は、ＣＮＣ装置３９の運転停止期間中のレーザ加工機５の設置箇所における気温を考慮して計算する必要がある。

【0049】

そこで、コントローラ４１は、レーザ加工機５の設置箇所における温度を、チラー装置３の外部環境として考慮して、ＣＮＣ装置３９の運転停止期間におけるバイオフィルム３５の推定発生量を計算する。具体的には、コントローラ４１は、ＣＮＣ装置３９の運転停止期間におけるバイオフィルム３５の推定発生量を、ステップＳ１３で取得した過去の気象履歴のうち、ＣＮＣ装置３９の運転停止期間の気温を用いて計算する。

【0050】

詳しくは、コントローラ４１は、ＣＮＣ装置３９の運転停止期間における気象履歴中のレーザ加工機５の設置箇所を含む地区の気温を、予め定めた補正係数により補正して、レーザ加工機５の設置箇所の気温を求める。そして、コントローラ４１は、ＣＮＣ装置３９の運転停止期間における各時間帯について、レーザ加工機５の設置箇所における各時間帯の気温を用いて、バイオフィルム３５の推定発生量をそれぞれ計算する。

【0051】

上述した気温の補正係数は、例えば、補正後の計算上の気温と実測したレーザ加工機５の設置箇所の気温との差分を用いて最適化することもできる。

【0052】

さらに、コントローラ４１は、計算した各時間帯のバイオフィルム３５の推定発生量から、ＣＮＣ装置３９の運転停止期間中に増加した配管３３のバイオフィルム３５の膜厚を求める。

【0053】

ステップＳ１１でＣＮＣ装置３９の電源がオンされた後、ステップＳ２１の処理を最初に行う場合は、コントローラ４１は、電源がオンされるまでのＣＮＣ装置３９の運転停止期間におけるバイオフィルム３５の発生量を推定する。そして、バイオフィルム３５の推定発生量と、ＣＮＣ装置３９が運転停止期間に入る直前に計算されたバイオフィルム３５の膜厚との積算により、ＣＮＣ装置３９の電源オン直後におけるバイオフィルム３５の膜厚を、現在の膜厚として計算する。

【0054】

ＣＮＣ装置３９の電源オン直後以降に、ステップＳ２１の外部環境積算の処理を行う場合は、コントローラ４１は、直前のステップＳ２１の処理後に発生したバイオフィルム３５の量を推定する。そして、推定したバイオフィルム３５の発生量に、直前のステップＳ２１で計算したバイオフィルム３５の膜厚を積算して、現在の膜厚を計算する。

【0055】

バイオフィルム３５の推定発生量は、図５のステップＳ１３で取得した情報を用いて計算することができる。コントローラ４１は、計算した現在のバイオフィルム３５の膜厚が、冷却水５５の流量不足により冷却効率に支障を及ぼす程に増加したか否かを確認する。

【0056】

そして、コントローラ４１は、現在のバイオフィルム３５の膜厚を、それに関する閾値と比較する。この閾値は、配管３３のバイオフィルム３５の膜厚が、冷却水５５の交換を検討するまで増えたか否かを確認するためのものである。

【0057】

閾値との比較により、冷却水５５の使用が不適切と判定される程、配管３３のバイオフィルム３５の膜厚が増えている場合は（ステップＳ２１でＮＧ）、ステップＳ２５に処理を移行する。また、使用が適切と判定される程しか膜厚が増えていない場合は（ステップＳ２１でＯＫ）、コントローラ４１は、チラー装置３によるレーザ発振部７及びレーザ加工ヘッド９の冷却運転を継続して（ステップＳ２３）、ステップＳ１３にリターンする。

【0058】

ステップＳ２５では、コントローラ４１は、ステップＳ１５～２１の比較又は確認の結果を踏まえて、冷却水５５の水質がユーザに警告するレベルに悪化したか否かを総合的に判断する。警告するレベルに達したか否かの判断基準は、任意に決定することができる。

【0059】

例えば、ステップＳ１５では、冷却水５５の使用の適否を判定するために、冷却水５５中の不純物５９の数をＣＮＣ装置３９の運転時間中に積算した積算値を閾値と比較した。しかし、例えば、冷却水５５の温度が上昇してスライムが大量に発生する夏場には、ステップＳ２５において、透過型センサ４５の検出信号から割り出した冷却水５５中の不純物５９の数の瞬時値を、それに関する閾値と比較してもよい。

【0060】

総合判断の結果、警告するレベルまで悪化していない場合は（ステップＳ２５でＯＫ）、コントローラ４１は、ステップＳ２３でチラー装置３の冷却運転を継続した後、ステップＳ１３にリターンする。警告するレベルまで悪化した場合は（ステップＳ２５でＮＧ）、コントローラ４１は、冷却水５５の水質に関するユーザへの警告を行う（ステップＳ２７）。この警告は、例えば、ＣＮＣ装置３９に設けてコントローラ４１に接続したインジケータ等の表示部４２を用いて行うことができる。その後、コントローラ４１は、レーザ加工機５の稼働状態がビジー、即ち、稼働中であるか否かを確認する（ステップＳ２９）。

【0061】

なお、例えば、コントローラ４１が、ステップＳ１７でＯＫと判定し、かつ、ステップＳ２５でＮＧと判断した場合に、ステップＳ１７の定期メンテナンスの時期を短い周期に変更する構成としてもよい。

【0062】

コントローラ４１は、レーザ加工機５の稼働状態がビジーであるか否かを、例えば、レーザ加工機５の稼働スケジュール、レーザ加工機５を用いた製品等の生産管理データ、現在が日中か夜間か等を勘案して判断する。その結果、稼働状態がビジーである場合は（ステップＳ２９でＢＵＳＹ）、コントローラ４１は、チラー装置３によるレーザ発振部７及びレーザ加工ヘッド９の冷却運転を継続して（ステップＳ２３）、ステップＳ１３にリターンする。

【0063】

また、レーザ加工機５の稼働状態がビジーでない、即ち、稼働停止中である場合は（ステップＳ２９でＳＰＡＲＥ）、コントローラ４１は、チラー装置３及びレーザ加工機５の電源をオフさせて、貯留タンク５３内の冷却水５５を排水させる（ステップＳ３１）。冷却水５５の排水量は全量としてもよく、一部の量としてもよい。排水後に、コントローラ４１は、排水量と同じ量の新しい冷却水５５を貯留タンク５３内に給水する（ステップＳ３３）。そして、ＣＮＣ装置３９の電源をオフさせて（ステップＳ３５）、一連の処理を終了する。

【0064】

以上の説明からも明らかなように、本実施形態では、図５のフローチャートにおけるステップＳ１５の処理が、冷却水監視装置における判定部に対応する処理となっている。また、本実施形態では、図５中のステップＳ２１の処理が、冷却水監視装置における第１の取得部及び第１の推定部に対応する処理となっている。

【0065】

さらに、本実施形態では、図５中のステップＳ２７の処理が、冷却水監視装置における警告部に対応する処理となっている。また、本実施形態では、図５中のステップＳ３１及びステップＳ３３の処理が、冷却水監視装置における交換部に対応する処理となっている。

【0066】

次に、コントローラ４１が不図示のメモリに記憶されたプログラムにしたがい実行する冷却水５５の将来における水質変化の内容の推定処理に関する手順の一例を、図６のフローチャートを参照して説明する。

【0067】

コントローラ４１は、図６の手順による推定処理を、図５の監視処理におけるステップＳ２１の外部環境積算の一部として実行することができる。即ち、コントローラ４１は、図５の監視処理を実行するＣＮＣ装置３９の運転中に、図６の推定処理を周期的に実行することができる。

【0068】

コントローラ４１は、インターネット６１上で提供される、レーザ加工機５の設置箇所を含む地区の天気予報の情報を取得する（ステップＳ４３）。

【0069】

そして、コントローラ４１は、取得した天気予報中のレーザ加工機５の設置箇所を含む地区の気温から、レーザ加工機５の設置箇所における将来の気温を割り出す（ステップＳ４５）。将来の気温は、例えば、天気予報から得られる期間の気温とすることができる。将来の気温の割り出しには、例えば、図５のステップＳ２１においてレーザ加工機５の設置箇所の気温を求めるのに用いた補正係数を利用することができる。

【0070】

続いて、コントローラ４１は、図６に示すように、これからＣＮＣ装置３９の運転を停止した場合に発生することが予想される冷却水５５の水質変化の内容を推定する（ステップＳ４７）。冷却水５５の水質変化は、例えば、ＣＮＣ装置３９の将来の運転停止中における配管３３のバイオフィルム３５の膜厚の増加量とすることができる。ＣＮＣ装置３９の将来の運転停止中におけるバイオフィルム３５の膜厚の増加量は、例えば、ステップＳ４５で割り出した、レーザ加工機５の設置箇所における将来の気温を用いて計算することができる。

【0071】

次に、コントローラ４１は、ステップＳ４７で推定した内容から、これからＣＮＣ装置３９の運転を停止した場合に増加する配管３３のバイオフィルム３５の膜厚を、現時点からの経過時間毎に推定する。そして、推定したバイオフィルム３５の膜厚が冷却水５５の交換を検討する膜厚に達する警告時期を予測する（ステップＳ４９）。警告時期は、例えば、推定した経過時間毎のバイオフィルム３５の膜厚を、図５のステップＳ２１において冷却水５５の交換を検討するまで増えたか否かを確認するために用いた閾値と比較することで予測することができる。

【0072】

さらに、コントローラ４１は、ステップＳ４９で予測した警告時期を、現時点からＣＮＣ装置３９の運転を停止した場合に訪れる冷却水５５の予想交換時期の予報として出力する（ステップＳ５１）。予報の出力は、例えば、ＣＮＣ装置３９の上述した表示部４２を用いて行うことができる。以上で、一連の処理を終了する。

【0073】

以上の説明からも明らかなように、本実施形態では、図６のフローチャートにおけるステップＳ４３の処理が、冷却水監視装置における第２の取得部に対応する処理となっている。また、本実施形態では、図６中のステップＳ４５及びステップＳ４７の処理が、冷却水監視装置における第２の推定部に対応する処理となっている。

【0074】

さらに、本実施形態では、図６中のステップＳ４９の処理が、冷却水監視装置における予測部に対応する処理となっている。また、本実施形態では、図６中のステップＳ５１の処理が、冷却水監視装置における予報部に対応する処理となっている。

【0075】

以上に説明した本実施形態の冷却水監視装置１では、レーザ加工機５が稼働中となるＣＮＣ装置３９の運転中に、コントローラ４１が、チラー装置３が送り出す冷却水５５中の不純物５９の数を透過型センサ４５の検出信号から割り出す。そして、割り出した不純物５９の数の積算値が、冷却水５５の使用が否、即ち、不適切と判定されるまで増えた場合に、コントローラ４１が、冷却水５５の水質が悪化した旨をユーザに警告する。

【0076】

このため、不純物５９となるスライムを形成する微生物の成育に適した環境になりやすい純水を用いた冷却水５５によるレーザ加工機５の冷却が、冷却水５５中に発生した不純物５９の数が抑制された適切な状態で行われるようにすることができる。

【0077】

また、本実施形態では、コントローラ４１が、インターネット６１上の過去の気象情報に基づいて、ＣＮＣ装置３９の運転停止期間中におけるレーザ加工機５の設置箇所の温度を推定する。そして、コントローラ４１は、推定した温度から、ＣＮＣ装置３９の運転停止期間中に増加した循環経路１１，１３の配管３３内のバイオフィルム３５の膜厚を計算する。さらに、コントローラ４１は、配管３３のバイオフィルム３５の膜厚が、ＣＮＣ装置３９の運転停止期間中に、冷却水５５の使用が不適切と判定されるまで増えると予想した場合にも、冷却水５５の水質悪化をユーザに警告する。

【0078】

このため、ＣＮＣ装置３９の運転停止期間中に冷却水５５が微生物の成育に適した環境になることが予想されても、配管３３の膜厚増加による冷却水５５の流量不足がＣＮＣ装置３９の運転再開時に生じないように、冷却水５５の交換を事前に促すことができる。そして、警告に対応して冷却水５５が交換されれば、ＣＮＣ装置３９の運転再開時に、配管３３の膜厚増加による冷却水５５の流量不足が生じていない適切な状態で、冷却水５５によるレーザ加工機５の冷却が適正に行われるようにすることができる。

【0079】

さらに、本実施形態では、冷却水５５の水質変化を警告した場合、レーザ加工機５が稼働中でなければ、コントローラ４１が、チラー装置３の貯留タンク内の冷却水５５を新しい冷却水５５に交換させることができる。このため、水質の悪化が予測されたら冷却水５５を自動的に交換させることもできる。

【0080】

なお、ＣＮＣ装置３９の運転停止期間中におけるレーザ加工機５の設置箇所の温度は、上述した例のように過去の気象情報に基づいて推定したものでなくてもよく、例えば、運転停止期間中にレーザ加工機５の設置箇所で実測した温度であってもよい。

【0081】

また、本実施形態では、コントローラ４１が、インターネット６１上の天気予報に基づいて、レーザ加工機５の設置箇所における将来の温度を推定する。そして、コントローラ４１は、推定した将来の温度から、ＣＮＣ装置３９が運転停止した場合に増加する配管３３内のバイオフィルム３５の膜厚が冷却水５５の交換を検討するまで増える警告時期を予測し、予想交換時期の予報としてユーザに出力する。

【0082】

このため、ＣＮＣ装置３９の運転を停止する予定がある場合に、運転停止後のいつ頃に冷却水５５の水質が交換を検討するまで悪化するかを推定し、予定通りにＣＮＣ装置３９の運転を停止しても問題ないかどうかを、ユーザに事前に確認させることができる。

【0083】

上述した予報を出力するために、本実施形態では、コントローラ４１が図６の推定処理を周期的に実行するものとした。しかし、図６の推定処理を、トリガとなるイベントが発生した場合にコントローラ４１に実行させてもよい。推定処理のトリガとなるイベントは、例えば、コントローラ４１が検出可能な、推定処理の実行を要求するユーザによる不図示のボタンの操作等で発生するものとすることができる。

【0084】

図６の推定処理をイベントの発生時にコントローラ４１に実行させる場合は、図６のステップＳ４３の前に、イベントが発生したか否かを確認するステップを追加する。このステップを追加した推定処理の手順を示すのが、図７のフローチャートである。

【0085】

図７の手順による推定処理では、コントローラ４１は、イベントが発生したか否かを確認する（ステップＳ４１）。イベントが発生していない場合は（ステップＳ４１でＮＯ）、一連の処理を終了する。イベントが発生した場合は（ステップＳ４１でＹＥＳ）、コントローラ４１は、図６のステップＳ４３以降の処理に移行する。

【0086】

コントローラ４１に図７の手順で推定処理を実行させる場合は、ユーザによる操作ボタンの操作等のイベントが発生すると、天気予報に基づいて将来の温度が推定されて、冷却水５５の予想交換時期の予測結果が予報として出力される。このため、例えば、ＣＮＣ装置３９を運転停止する予定がない等の理由で、ユーザがイベントを発生させる操作を行わなければ、冷却水５５の予想交換時期の予報が不必要に出力されるのを避けることができる。

【0087】

なお、ユーザの操作等のイベントが発生すると、ＣＮＣ装置３９が将来運転停止した場合の冷却水５５の警告時期を予測して予報を出力する構成は、省略してもよい。また、ＣＮＣ装置３９の運転停止期間中に配管３３のバイオフィルム３５の膜厚が増加した量を推定し、推定した膜厚の増加量次第で、冷却水５５の水質に関する警報をユーザに出力する構成は、省略してもよい。

【0088】

さらに、冷却水５５の水質に関する警報をユーザに出力した後、レーザ加工機５の稼働状態がビジーでなければ、チラー装置３の貯留タンク内の一部又は全ての冷却水５５を新しい冷却水５５に交換する構成は、省略してもよい。

【0089】

また、本実施形態では、コントローラ４１が、透過型センサ４５の検出信号から、検出光５１の光路上に位置する貯留タンク５３内の冷却水５５中の不純物５９の数を検出するものとした。しかし、コントローラ４１は、透過型センサ４５の検出信号から、検出光５１及び透過光５７の光路上の冷却水５５における不純物５９の存在率に応じた光透過率を割り出してもよい。その場合、コントローラ４１は、例えば、図５のステップＳ１５において、割り出した光透過率の瞬時値又は積算値を、それに関する閾値と比較する。

【0090】

［実施形態により開示される発明とその効果］
以上に説明した実施形態及びその変形例によって、以下に示す各態様の発明が開示される。

【0091】

まず、第１の態様に係る発明として、
レーザ加工機の冷却水中に存在する不純物を検出して検出信号を出力するセンサと、
前記レーザ加工機の稼働中に、前記検出信号に基づいて前記冷却水の使用の適否を判定する判定部と、
を備えるレーザ加工機の冷却水監視装置が開示される。

【0092】

第２の態様に係る発明として、第１の態様に係る発明に関し、
前記レーザ加工機の稼働終了により前記判定部による判定が停止される期間中の、前記レーザ加工機の設置箇所の温度に関する環境情報を、前記レーザ加工機の稼働再開時に取得する第１の取得部と、
前記期間中における前記冷却水の水質変化の内容を前記環境情報に基づいて推定する第１の推定部と
をさらに備え、
前記判定部は、前記稼働再開時に、前記第１の推定部が推定した前記水質変化の内容を考慮して前記冷却水の使用の適否を判定する
レーザ加工機の冷却水監視装置が開示される。

【0093】

第３の態様に係る発明として、第１又は第２の態様に係る発明に関し、前記判定部が前記冷却水の使用を否と判定した場合に、前記冷却水の水質に対する警告を出力する警告部をさらに備えるレーザ加工機の冷却水監視装置が開示される。

【0094】

第４の態様に係る発明として、第１～第３のいずれか１つの態様に係る発明に関し、前記判定部が前記冷却水の使用を否と判定した場合、前記レーザ加工機の稼働停止中に貯留タンク内の前記冷却水を交換させる交換部をさらに備えるレーザ加工機の冷却水監視装置が開示される。

【0095】

第５の態様に係る発明として、第１～第４のいずれか１つの態様に係る発明に関し、
前記レーザ加工機の設置箇所が属する地区の天気予報の情報を取得する第２の取得部と、
前記天気予報の情報から求めた前記設置箇所の将来の温度に基づいて、前記レーザ加工機の稼働を終了させた場合に前記冷却水に生じる将来の水質変化の内容を推定する第２の推定部と、
前記第２の推定部が推定した前記将来の水質変化の内容に基づいて、前記冷却水の使用が否となる将来の時期を予測する予測部と
をさらに備えるレーザ加工機の冷却水監視装置が開示される。

【0096】

第６の態様に係る発明として、第５の態様に係る発明に関し、前記予測部が予測した前記将来の時期に基づいて、前記冷却水の将来の水質に対する予報を出力する予報部をさらに備えるレーザ加工機の冷却水監視装置が開示される。

【0097】

第１～第６の態様に係る発明のレーザ加工機の冷却水監視装置によれば、微生物が成育しやすい純水を用いた冷却水によるレーザ加工機の冷却を、適時継続的に行えるようにすることができる。

【符号の説明】

【0098】

１ 冷却水監視装置
３ チラー装置
５ レーザ加工機
７ レーザ発振部
９ レーザ加工ヘッド
１１，１３ 循環経路
１５ Ｙ型ストレーナ
１７ 本体
１９ 濾過部材
２１ 主流路
２３ 分岐流路
２５ 流入口
２７ 流出口
２９ 整流板
３１ 蓋
３３ 配管
３５ バイオフィルム
３７ 直角エルボ
３９ ＣＮＣ装置
４１ コントローラ
４２ 表示部
４３ 導電率計
４５ 透過型センサ
４７ 投光部
４９ 受光部
５１ 検出光
５３ 貯留タンク
５５ 冷却水
５７ 透過光
５９ 不純物
６１ インターネット

【図1】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図5】

【図6】

【図7】