(57)【要約】【課題】より短い起動時間で安定した加工性能を発揮できるレーザ発振装置を提供することを目的とする。【解決手段】内部でレーザ媒質３に放電を行う放電管１と、前記放電管１を挟む方向に配置した全反射鏡６と部分透過鏡５とで前記レーザ媒質３からのレーザビームをレーザ発振する光共振器と、前記全反射鏡６と前記部分透過鏡５をそれぞれ保持するフランジ７と、前記フランジ７に冷却媒質１４を循環させる冷却配管１３と、前記冷却配管１３に接続した冷却装置１２を備え、前記冷却配管１３に前記冷却媒質１４の流量を調整する流量調整器１５を設けたものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部でレーザ媒質に放電を行う放電管と、前記放電管を挟む方向に配置した全反射鏡と部分透過鏡とで前記レーザ媒質からのレーザビームをレーザ発振する光共振器と、前記全反射鏡と前記部分透過鏡をそれぞれ保持するフランジと、前記フランジに冷却媒質を循環させる冷却配管と、前記冷却配管に接続した冷却装置を備え、前記フランジに温度検出器を２つ以上設け、前記冷却配管に前記冷却媒質の流量を調整する流量調整器を設け、前記それぞれの温度検出器の検出した温度に応じて、前記流量調整器を制御するレーザ発振装置。
【請求項２】
前記流量調整器は、前記放電管が放電している場合のみ前記フランジに前記冷却媒質を流す請求項１記載のレーザ発振装置。
【請求項３】
前記流量調整器として、電気的信号で開閉する弁を使用する請求項１記載のレーザ発振装置。
【請求項４】
前記放電管の放電開始後の経過時間を計測し、前記放電管の放電開始から一定時間経過後に、前記フランジに冷却媒質を流すように前記流量調整器を制御する制御部を設けた請求項２記載のレーザ発振装置。
【請求項５】
前記流量調整器として、前記冷却媒質の流量を全閉から全開まで連続的に調節できるものを用いた請求項１記載のガスレーザ発振装置。
【請求項６】
前記流量調整器として、電気的信号で開閉する弁を使用する請求項５記載のレーザ発振装置。
【請求項７】
前記フランジに温度検出器を設け、前記温度検出器で検出した温度に応じ、前記フランジに前記冷却媒質を流すように前記流量調整器を制御する制御部を設けた請求項１記載のレーザ発振装置。
【請求項８】
前記フランジに温度検出器を設け、前記温度検出器で検出した温度に応じ、前記フランジに流れる前記冷却媒質の流量を制御する制御部を設けた請求項５記載のレーザ発振装置。
【請求項９】
前記温度検出器として、熱電対を使用する請求項７記載のレーザ発振装置。
【請求項１０】
前記冷却媒質の温度を検出する温度検出器を設け、前記フランジ設けた温度検出器と前記冷却媒質の温度を検出する温度検出器の温度差により前記冷却媒質の流量を制御する制御部を設けた請求項７記載のレーザ発振装置。
【請求項１１】
前記フランジ、前記冷却配管、前記冷却装置を結ぶ冷却媒質の経路を２つ以上備え、全ての前記冷却媒質の経路の途中に前記流量調整器を配置した請求項１記載のレーザ発振装置。
【請求項１２】
前記フランジに設けた２つ以上の温度検出器の検出した温度に応じて、それぞれの前記経路の冷却媒質流量を制御する制御部を設けた請求項１１記載のレーザ発振装置。
【請求項１３】
前記フランジにレーザ発振に必要な前記全反射鏡と前記部分透過鏡の平行度を検出する検出器を設け、その平行度に応じてそれぞれの前記経路の冷却媒質流量を制御する制御部を設けた請求項１１記載のレーザ発振装置。
【請求項１４】
前記前記全反射鏡と前記部分透過鏡の平行度を検出する検出器として、レーザ干渉計を用いた請求項１３記載のレーザ発振装置。
【請求項１５】
前記放電管の内部のレーザ媒質に放電を行うレーザ出力指令信号により、前記冷却媒質の流量調整を行う制御部を設けた請求項１記載のレーザ発振装置。
【請求項１６】
前記放電管の内部で発生する放電の電流信号により、前記冷却媒質の流量調整を行う制御部を設けた請求項１記載のレーザ発振装置。
【請求項１７】
請求項１から１６のいずれかに記載のレーザ発振装置と、被加工物に前記レーザ発振装置からのレーザビームを集光する集光手段を備えたレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はレーザ発振装置とレーザ加工機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ発振装置ならびにレーザ加工機は、レーザビームの品質が良いことから、金属材料や樹脂、木材などの非金属材料にいたるまで、切断、溶接・溶着、スクライビングといった広範囲に渡る加工に応用されてきている。特にガス溶断、プラズマ切断、金属バイトによる切断加工、型を用いた抜き加工などと比較し、レーザ加工は高精度、高品質、金型不要など、多くの長所を備えており、幅広い業界に導入されつつある。
【０００３】
そのような中で、レーザ発振装置はレーザビームを作り出すためのミラーの相対位置を精密に保持することが必要であるが、周囲温度が高温の場合や低温の場合においては、ミラーを保持する部品の温度変化による膨張、収縮により相対位置が変動するという問題点が存在した。ミラーの相対位置が変動することにより、レーザビームの品質悪化、出力低下などを引き起こし、レーザ加工能力を低下させることとなっていた。
【０００４】
従来のレーザ発振装置は、ミラー相対位置の安定化のため、ミラー保持部品の一部に冷却媒質を通過させ温度を均一にすることで、温度変化による膨張、収縮を防止していた。（例えば特許文献１参照）
図１６は従来のレーザ発振装置を示しており、この従来のレーザ発振装置は、放電管１０１、電極１０２、放電管１０１内部に充填されたレーザ媒質１０３、電極１０２に接続された電源１０４、部分透過鏡１０５、全反射鏡１０６、フランジ１０７、フランジ１０７同士を接続する結合棒１０８、フランジ１０７、結合棒１０８などを支える支持体１０９、部分透過鏡１０５、全反射鏡１０６を保持するホルダ１１０、放電管１０１を保持するブロック１１１、冷却装置１１２、冷却装置１１２に接続された冷却配管１１３、冷却配管１１３内部を循環する冷却媒質１１４を備えている。
【０００５】
以上のように構成されたレーザ発振装置について、その動作を説明する。
【０００６】
放電管１０１には電極１０２を介して電源１０４が接続されており、電源１０４により放電管１０１内に充填されているレーザ媒質１０３に電力が注入され、放電が発生する。この放電の電気エネルギーによりレーザ媒質１０３が励起され反転分布となり、部分透過鏡１０５と全反射鏡１０６の間を光が往復することによりレーザ発振状態となる。発生したレーザビームの一部は部分透過鏡１０５から外部へと取り出され、レーザ加工に用いられる。
【０００７】
部分透過鏡１０５と全反射鏡１０６の間でレーザビームを反射、往復させるために、両者は平行に配置される必要がある。そのため、部分透過鏡１０５と全反射鏡１０６は、それぞれホルダ１１０に嵌め込まれたうえで、ホルダ１１０をフランジ１０７に取付けて固定している。さらにフランジ１０７同士を結合棒１０８により、平行となるように固定している。
【０００８】
部分透過鏡１０５と全反射鏡１０６の間には、放電管１０１が設けられるが、放電の電気エネルギーを効率よくレーザビームに変換するために、放電管１０１は部分透過鏡１０５と全反射鏡１０６と同心軸上となるように、ブロック１１１によって保持している。そしてこれら各構成部品は、全体を支える基礎となる支持体１０９によって支持される構成となっていた。
【０００９】
また、このとき部分透過鏡１０５と全反射鏡１０６付近でのレーザビームの散乱光により、各部品の温度が上昇していた。その温度上昇を抑制するために、フランジ１０７、ホルダ１１０を冷却媒質１１４により冷却していた。
【００１０】
この制御として、まず冷却装置１１２を運転開始して、冷却配管１１３を通して冷却媒質１１４の循環を始めていた。通常、レーザ発振を行うとレーザビームの散乱光により、部分透過鏡１０５と全反射鏡１０６付近の部品の温度が上昇するので、レーザ発振前に冷却装置１１２を運転させるよう制御していた。
【特許文献１】特開平１１−５４８１８号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかし、従来のレーザ発振装置では、通常運転時における安定状態の温度に対して、周囲温度が高温あるいは低温の状態で装置を起動させた場合に、部分透過鏡１０５と全反射鏡１０６の平行度が悪化し、レーザビームの品質低下、出力低下などを引き起こし、レーザ加工能力を低下させる、という課題を有していた。
【００１２】
また、上記のような制御では、起動前の構成部品の温度が、冷却媒質１１４の温度に対して、高温あるいは低温のように大きく差が生じている場合に、冷却媒質１１４が冷却している部品が温度変化を生じることとなっていた。
【００１３】
例えば、通常冷却媒質１１４は２０〜２５℃の温度で設定されている。これに対し、周囲温度が５０℃などのように高温になっていた場合、停止時のレーザ発振装置内部の構成部品も同様に５０℃となっている。この状態で、冷却装置１１２を運転させると、フランジ１０７、ホルダ１１０に冷却媒質１１４が流れるが、５０℃となっていたフランジ１０７、ホルダ１１０に、２０〜２５℃の冷却媒質１１４が流れるため、冷却媒質１１４に近い部分と離れている部分の間で温度差が生じ、ホルダ１１０、フランジ１１７の形状に歪みが発生する。
【００１４】
これらホルダ１１０、フランジ１１７は、部分透過鏡１０５と全反射鏡１０６を保持し平行度を保っている部品であるが、その形状が歪むため平行度も悪化する。このようにして起動直後において過渡的に部分透過鏡１０５、全反射鏡１０６の平行度が悪化するため、レーザビームが充分に往復、反射することができず出力低下を招いたり、あるいはレーザビームの強度分布の均一性が崩れ、レーザビームの品質低下を発生させるなどして、レーザ加工能力を低下させることとなっていた。
【００１５】
起動後、数十分経過するとホルダ１１０、フランジ１１７はじめ各部品が熱的に安定した状態に戻るので、部分透過鏡１０５と全反射鏡１０６の平行度も正常となるが、レーザ発振装置の性能を十分に発揮させるためには、このような待機時間が必要となる場合も存在していた。
【００１６】
本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、より短い起動時間で安定した加工性能を発揮できるレーザ発振装置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】
【００１７】
上記課題を解決するために本発明のレーザ発振装置は、内部でレーザ媒質に放電を行う放電管と、前記放電管を挟む方向に配置した全反射鏡と部分透過鏡とで前記レーザ媒質からのレーザビームをレーザ発振する光共振器と、前記全反射鏡と前記部分透過鏡をそれぞれ保持するフランジと、前記フランジに冷却媒質を循環させる冷却配管と、前記冷却配管に接続した冷却装置を備え、前記フランジに温度検出器を２つ以上設け、前記冷却配管に前記冷却媒質の流量を調整する流量調整器を設け、前記それぞれの温度検出器の検出した温度に応じて、前記流量調整器を制御するものである。
【００１８】
そしてこの構成により、フランジの温度変化を検出して流量調整器により冷却媒質の流れを制御できるので安定した加工性能を発揮できる。また。起動時に冷却媒質が急激に流れることを防止できるため、より短い起動時間で安定した加工性能を発揮できるレーザ発振装置を実現することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のように、本発明は、起動時のフランジなどの温度変化による形状の歪み発生を防止でき、レーザ発振装置を短い起動時間で安定した加工性能を発揮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１について、図１を用いて説明する。
【００２１】
図１は本発明の実施の形態１のレーザ発振装置を示しており、実施の形態１のレーザ発振装置は、内部でレーザ媒質３に放電を行う放電管１、放電管１の内部に配置した電極２、放電管１内部に充填されたレーザ媒質３、電極２に接続した電源４、放電管１を挟む方向に配置し光共振器を構成する部分透過鏡５と全反射鏡６、部分透過鏡５と全反射鏡６をホルダ１０を介して保持するフランジ７、フランジ７同士を接続する結合棒８、フランジ７と結合棒８などを支える支持体９、部分透過鏡５と全反射鏡６を保持しフランジ７に取り付けたホルダ１０、放電管１を保持するブロック１１、冷却装置１２、冷却装置１２に接続してフランジ７に冷却媒質１４を循環させる冷却配管１３、冷却配管１３内部を循環する冷却媒質１４、冷却配管１３の途中に設けて冷却媒質１４の流量を調整する流量調整器１５を備えている。
【００２２】
この放電管１には電極２を介して電源４が接続されており、電源４により放電管１内に充填されているレーザ媒質３に電力が注入され放電が発生し、レーザ媒質３が励起され反転分布となり、部分透過鏡５と全反射鏡６の間を光が往復することによりレーザ発振状態となる。発生したレーザビームの一部は部分透過鏡５から外部へと取り出され、レーザ加工に用いられる。
【００２３】
部分透過鏡５と全反射鏡６の間でレーザビームを反射、往復させるために、両者は平行に配置される必要がある。そのため、部分透過鏡５と全反射鏡６は、それぞれホルダ１０に嵌め込まれたうえで、ホルダ１０をフランジ７に取付けて固定している。さらにフランジ７同士を結合棒８により、平行となるように固定している。
【００２４】
部分透過鏡５と全反射鏡６の間には、放電管１が設けられるが、放電の電気エネルギーを効率よくレーザビームに変換するために、放電管１は部分透過鏡５と全反射鏡６と同心軸上となるように、ブロック１１によって保持している。そしてこれら各構成部品は、全体を支える基礎となる支持体９によって支持される構成となっていた。
【００２５】
また、部分透過鏡５と全反射鏡６付近で発生するレーザビームの散乱光による、各部品の温度上昇を抑制するために、流量調整器１５を通過した後の冷却媒質１４により、フランジ７、ホルダ１０を冷却している。
【００２６】
そして、フランジ７には温度検出器２５を２つ以上設け、それぞれの温度検出器２５の検出した温度に応じて、冷却媒質１４の流量を制御する制御部２１を設けている。
【００２７】
なお、この制御部２１は、それぞれの温度検出器２５と接続し、流量調整器１５と接続している。
【００２８】
従来のレーザ発振装置では、通常運転時における安定状態の温度に対して、周囲温度が高温あるいは低温の状態で装置を起動させた場合に、部分透過鏡５と全反射鏡６の平行度が悪化し、レーザビームの品質低下、出力低下などを引き起こし、レーザ加工能力を低下させるという問題を発生させていた。これは、冷却媒質１４の温度に対して、フランジ７、ホルダ１０が高温あるいは低温のように大きく差が生じていることにより、フランジ７、ホルダ１０自身に熱勾配が生じ、熱膨張により変形するためであった。フランジ７、ホルダ１０は部分透過鏡５と全反射鏡６を保持し平行度を保っている部品であるため、それらが変形することで、平行度が悪化しレーザビームの品質低下、出力低下を発生させていた。
【００２９】
これに対して本発明の実施の形態１では、フランジ７に２つ以上の温度検出器２５を配置して、フランジ７の温度購買を検出し、更に冷却媒質１４が循環する冷却配管１３の途中に、流量調整器１５を設けた構成としている。そのため、冷却媒質１４が起動時に急激に流れることを防止できるため、フランジ７、ホルダ１０が極端な熱勾配を生じて変形を起さないように、制御を行うことが可能となる。
【００３０】
したがって、レーザ発振装置を周囲温度が高温あるいは低温の状態で装置を起動させた場合においても、部分透過鏡５と全反射鏡６の平行度の悪化を発生させることがなく、レーザビームの品質低下、出力低下など防止でき、安定したレーザ加工能力を実現できる。
【００３１】
（実施の形態２）
以下、本発明の実施の形態２について、図２を用いて説明する。
【００３２】
なお、本実施の形態２において実施の形態１と同様な構成については図１と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３３】
図２に示すように、本実施の形態２の特徴とする点は、放電管１が放電している場合のみ冷却媒質１４を流すように流量調整器１５を開閉する点である。
【００３４】
通常、レーザ発振装置の起動と同時に冷却装置１２の運転を開始する。従来のレーザ発振装置では、冷却装置１２の運転により、フランジ７、ホルダ１０にも冷却媒質１４が流れる。しかし実施の形態２においては冷却配管１３途中に流量調整器１５を設けているため、冷却装置１２を運転しただけではフランジ７、ホルダ１０に冷却媒質１４は流れない。放電管１が放電している場合のみ流量調整器１５が開くシーケンスとしている。
【００３５】
レーザ発振中はレーザ媒質３に電力が注入される。この注入された電力は、一部がレーザビームに変換されるが残りのエネルギーは熱となる。放電管１が放電しレーザ発振させているときはレーザ発振装置が発熱することとなる。そのため、レーザ発振装置が熱的に安定した状態において、部分透過鏡５と全反射鏡６の平行度を保持する必要がある。元来、冷却媒質１４はレーザ発振中の部分透過鏡５と全反射鏡６近傍で発生する散乱光による温度上昇を防止するためのものであるので、放電、発振時のみに流せばよい。放電時以外のタイミングで冷却媒質１４が流れていると、フランジ７、ホルダ１０の温度分布が放電中の状態と異なるので、熱膨張により部分透過鏡５と全反射鏡６の平行度が悪化するという問題点が存在する。
【００３６】
本発明の実施の形態２では、放電管１が放電している場合のみ流量調整器１５が開くシーケンスとしているので、上記問題点を防止し、部分透過鏡５と全反射鏡６の平行度を精度良く維持することが可能となる。
【００３７】
（実施の形態３）
以下、本発明の実施の形態３について、図３を用いて説明する。
【００３８】
なお、本実施の形態３において実施の形態１、２と同様な構成については図１と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００３９】
本実施の形態３の特徴とする点は、流量調整器１５として、電気的信号で開閉する弁を使用する点である。
【００４０】
図３に示すように、冷却配管１３途中に設けられた流量調整器１５は、電磁コイル１６、電気配線１７、弁１８、ケース１９、バネ２０を備えている。
【００４１】
電気配線１７は流量調整器１５を制御する回路（図示せず）に接続され、電力が回路から供給される。この電力が電磁コイル１６に供給されることにより、磁力が発生する。弁１８の成分は磁性体であり、電磁コイル１６に発生する磁力により上方向に引き上げられる。電磁コイル１６に磁力が発生していない場合は、弁１８はバネ２０の力により下方向に押さえつけられている。弁１８はケース１９の冷却媒質１４通過部を開閉する場所に設けられているため、上記回路からの電気的信号による制御で弁を容易に開閉させることができ、流量調整器１５の操作性を向上させることが可能となる。
【００４２】
（実施の形態４）
以下、本発明の実施の形態４について、図４を用いて説明する。
【００４３】
なお、本実施の形態４において実施の形態１から３と同様な構成については図１から図３と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００４４】
図４に示すように、本実施の形態４の特徴とする点は、放電管１の放電開始後の経過時間を計測し、放電管１の放電開始から一定時間経過後に、７フランジに冷却媒質１４を流すように流量調整器１５を制御する制御部２１を設けたことである。
【００４５】
この制御部２１は、電源４による放電や、流量調整器１５などを制御するように電源４、流量調整器１５と接続している。
【００４６】
実施の形態２で述べたように、放電時以外のタイミングで冷却媒質１４が流れていると、フランジ７、ホルダ１０の温度分布が放電中の状態と異なるので、熱膨張により部分透過鏡５と全反射鏡６の平行度が悪化する。実施の形態２では、放電管１が放電している場合のみ流量調整器１５が開くシーケンスとすることで、上記平行度の悪化を防止していたが、実際にはレーザ発振装置の温度上昇は、放電からしばらく時間が経過してから発生する。
【００４７】
そこで、本実施の形態４では、制御部２１に放電開始後の経過時間を計測する機能を持たせ、放電開始後一定時間が経過してから、流量調整器１５を開くよう制御することで、フランジ７、ホルダ１０の熱収縮による変形を、よりきめ細かく防止することができ、部分透過鏡５と全反射鏡６の平行度を精度良く維持することが可能となる。
【００４８】
（実施の形態５）
以下、本発明の実施の形態５について、図５を用いて説明する。
【００４９】
なお、本実施の形態５において実施の形態１から４と同様な構成については図１から図４と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５０】
本実施の形態５の特徴とする点は、流量調整器１５として、冷却媒質１４の流量を全閉から全開まで連続的に調節できるものを用いた点である。
【００５１】
図５に示すように、冷却配管１３途中に設けられた流量調整器１５は、本体にオネジが設けられた弁２２、ケース１９に設けられたメネジ部２３を備えている。
【００５２】
実施の形態１または３における流量調整器１５は開閉のみで、冷却媒質１４の制御を行っていた。この場合だと、冷却媒質１４は流れているか、流れていないかの２種類の状態のみであり、制御が大雑把なものとなっていた。
【００５３】
本実施の形態５では、流量調整器１５の弁２２にオネジが設けられ、弁２２が取り付けられているケース１９側にメネジ２３が設けられている。このため、弁２２を回転させることにより、冷却媒質１４の流量を連続的に変化させることができるので、フランジ７、ホルダ１０の温度分布を、よりきめ細かく制御し、部分透過鏡５と全反射鏡６の平行度を精度良く維持することが可能となる。
【００５４】
（実施の形態６）
以下、本発明の実施の形態６について、図６を用いて説明する。
【００５５】
なお、本実施の形態６において実施の形態１から５と同様な構成については図１から図５と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００５６】
本実施の形態６の特徴とする点は、流量調整器１５として、冷却媒質１４の流量を全閉から全開まで連続的に調節できる電気的信号で開閉する弁を使用する点である。
【００５７】
図６に示すように、冷却配管１３途中に設けられた流量調整器１５は、制御部２１（図示せず）に接続した電気配線１７、ケース１９、本体にオネジが設けられた弁２２、ケース１９に設けられたメネジ部２３、弁２２に取り付けられたモータ２４を備えている。
【００５８】
このように、流量調整器１５の弁２２にオネジが設けられ、弁２２が取り付けられているケース１９側にメネジ２３が設けられている。このため、弁２２をモータ２４で回転させることにより、冷却媒質１４の流量を連続的に変化させることができる。
【００５９】
そして、このモータ２４を制御部２１に接続しているので、例えばレーザ発振装置内部の温度に応じて、冷却媒質１４流量を変化させることができるなど、よりきめ細かくフランジ７、ホルダ１０の温度分布制御でき、さらにモータ２４により、弁２２を電気的信号により開閉させることができるため、流量調整器１５の操作性を向上させることが可能となる。
【００６０】
（実施の形態７）
以下、本発明の実施の形態７について、図７を用いて説明する。
【００６１】
なお、本実施の形態７において実施の形態１から６と同様な構成については図１から図６と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６２】
本実施の形態７の特徴とする点は、フランジ７に温度検出器２５を２つ設け、温度検出器２５で検出した温度に応じ、フランジ７に冷却媒質１４を流すように流量調整器１５を制御する制御部２１を設けた点である。
【００６３】
図７に示すように、この制御部２１は、電源４による放電や、流量調整器１５などを制御するように電源４、流量調整器１５とともに温度検出器２５と接続している。
【００６４】
この温度検出器２５により、フランジ７の温度を検知する。この温度の情報は制御部２１に送られ、レーザ発振装置が熱的平衡状態にあるかどうかが計算される。
【００６５】
そして、熱的平衡状態よりも温度が高ければ、制御部２１からの信号により、流量調整器１５が開となり、冷却媒質１４がフランジ７に流れ冷却する。また熱的平衡状態よりも温度が低ければ、制御部２１からの信号により、流量調整器１５が閉となり、冷却媒質１４は流れない。
【００６６】
このようにして、フランジ７の表面温度を一定に制御することができるので、部分透過鏡５と全反射鏡６の平行度を精度良く維持することが可能となる。
【００６７】
（実施の形態８）
以下、本発明の実施の形態８について、図８を用いて説明する。
【００６８】
なお、本実施の形態８において実施の形態１から７と同様な構成については図１から図７と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００６９】
図８に示すように、本実施の形態８の特徴とする点は、フランジ７に温度検出器２５を２つ設け、温度検出器２５で検出した温度に応じ、フランジ７に流れる冷却媒質１４の流量を制御する制御部２１を設けた点である。
【００７０】
この制御部２１は、温度検出器２５と接続し、また、電源４による放電や、流量調整器１５などを制御するように電源４、流量調整器１５（具体的には、流量調整器１５を駆動するモータ２４）と接続している。
【００７１】
本実施の形態８では、流量調整器１５として上述した実施の形態５、６に示した連続的に冷却媒質１４の流量を調整できる流量調整器１５を用い、制御部２１により温度検出器２５で検知したフランジ７表面の温度状態により、弁２２をモータ２４などで制御する構成としている。
【００７２】
実施の形態７では、冷却媒質１４が流れているか、流れていないかの２種類のみであったが、本実施の形態８では、冷却媒質１４流量を連続的に制御できるので、よりきめ細かく制御し、部分透過鏡５と全反射鏡６の平行度を精度良く維持することが可能となる。
【００７３】
（実施の形態９）
以下、本発明の実施の形態９について説明する。
【００７４】
なお、本実施の形態９において実施の形態１から８と同様な構成については図１から図８と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００７５】
本実施の形態９の特徴とする点は、上述した実施の形態７の温度検出器２５として、熱電対を使用したことを特長としている。
【００７６】
熱電対であれば、一般に広く普及しているため安価なコストで調達することが可能となり、性能の向上したレーザ発振装置を低価格で供給することができる。
【００７７】
（実施の形態１０）
以下、本発明の実施の形態１０について、図９を用いて説明する。
【００７８】
なお、本実施の形態１０において実施の形態１から９と同様な構成については図１から図８と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００７９】
本実施の形態１０の特徴とする点は、冷却媒質１４の温度を検出する温度検出器２６を設け、フランジ７に設けた温度検出器２５と冷却媒質１４の温度を検出する温度検出器２６の温度差により冷却媒質１４の流量を制御する制御部２１を設けたことである。
【００８０】
この制御部２１は、温度検出器２５と温度検出器２６と接続し、また、電源４による放電や、流量調整器１５などを制御するように電源４、流量調整器１５と接続している。
【００８１】
また、図９に示すように、冷却媒質１４の温度を検出する温度検出器２６は、冷却配管１３途中に設けている。
【００８２】
上述した実施の形態７で、フランジ７の温度に応じて冷却媒質１４の流量を制御したが、冷却媒質１４とフランジ７の温度差が大きいと、流量調整器１５を閉じても、フランジ７の温度変化が目標値に対してオーバーシュートする場合が存在する。
【００８３】
このため本実施の形態１０では、温度検出器２６により冷却媒質１４の温度も検知し、フランジ７との温度差に応じて流量調整器１５の開閉のタイミングを変化させることができるようにしたものである。
【００８４】
これにより、フランジ７の温度変化が目標値に対してオーバーシュートを起こしそうな場合には、流量調整器１５を閉じるタイミングを早めるなどの対応ができ、よりきめ細かく制御し、部分透過鏡５と全反射鏡６の平行度を精度良く維持することが可能となる。
【００８５】
（実施の形態１１）
以下、本発明の実施の形態１１について、図１０を用いて説明する。
【００８６】
なお、本実施の形態１１において実施の形態１から１０と同様な構成については図１から図９と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００８７】
図１０に示すように、本実施の形態１１の特徴とする点は、フランジ７、冷却配管１３、冷却装置１２を結ぶ冷却媒質１４の経路を２つ以上備え、全ての冷却媒質１４の経路の途中に流量調整器１５を配置したことである。
【００８８】
上述した実施の形態１において冷却媒質１４の経路は、各フランジ７などを直列に接続していた。
【００８９】
本実施の形態１１では、冷却配管１３、流量調整器１５を、フランジ７ごとに独立した経路としている。
【００９０】
レーザ発振装置内部は、通常、一定温度になるように冷却されているが、厳密には、内部において温度分布が全く均一とはなっていない。そのためフランジ７、ホルダ１０などが複数存在する場合には、その配置されている場所によって、個々の温度が異なっている。本実施の形態１１では個々の経路毎に、各部品を独立して冷却、温度制御することができるので、部分透過鏡５と全反射鏡６の平行度を精度良く維持することが可能となる。
（実施の形態１２）
以下、本発明の実施の形態１２について、図１１を用いて説明する。
【００９１】
なお、本実施の形態１２において実施の形態１から１１と同様な構成については図１から図１０と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００９２】
図１１に示すように、本実施の形態１２の特徴とする点は、フランジ７に温度検出器２５を２つ以上設け、それぞれの温度検出器２５の検出した温度に応じて、それぞれの経路の冷却媒質１４の流量を制御する制御部２１を設けたことである。
【００９３】
この制御部２１は、それぞれの温度検出器２５と接続し、また、電源４による放電や、それぞれの流量調整器１５などを制御するように電源４、それぞれの流量調整器１５と接続している。
【００９４】
フランジ７自身の温度分布は、その場所によって差が生じている。フランジ７の温度分布に差があると、熱膨張により変形が発生し、部分透過鏡５と全反射鏡６の平行度を悪化させる原因となっていることは既に述べたとおりである。より厳密に、フランジ７の温度分布を均一化させるために、本実施の形態１２は、フランジ７に２つ以上の温度検出器２５を設け、さらにその温度差によって、フランジ７に設けられた２つ以上の冷却配管１３に流れる冷却媒質１４の流量を、流量調整器１５によって、独立して制御する構成としているので、部分透過鏡５と全反射鏡６の平行度をより精度良く維持することが可能となる。
【００９５】
（実施の形態１３）
以下、本発明の実施の形態１３について、図１２を用いて説明する。
【００９６】
なお、本実施の形態１３において実施の形態１から１２と同様な構成については図１から図１１と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【００９７】
図１２に示すように、本実施の形態１３の特徴とする点は、フランジ７にレーザ発振に必要な全反射鏡６と部分透過鏡５の平行度を検出する平行度検出器２７を設け、その平行度に応じてそれぞれの経路の冷却媒質１４の流量を制御する制御部２１を設けたことである。
【００９８】
この制御部２１は、平行度検出器２７と接続し、また、電源４による放電や、流量調整器１５などを制御するように電源４、流量調整器１５と接続している。
【００９９】
また、平行度検出器２７は、フランジ７に取り付けてフランジ７の平行度を全反射鏡６と部分透過鏡５の平行度として検出するようにしている。
【０１００】
上述した実施の形態１１は、フランジ７、ホルダ１０など各部品を独立して冷却する構成としていた。元来、これは部分透過鏡５と全反射鏡６の平行度を精度良く維持するためである。部分透過鏡５と全反射鏡６はフランジ７に取り付けられているので、これはつまりフランジ７の平行度を維持するためであった。
【０１０１】
本実施の形態１３は、フランジ７の平行度を平行度検出器２７によって検知できるので、その平行度に応じて各フランジ７に流れる冷却媒質１４の流量を制御し、平行度を直接監視しながら制御することが可能となる。
【０１０２】
（実施の形態１４）
以下、本発明の実施の形態１４について説明する。
【０１０３】
本実施の形態１４は、上述した実施の形態１３の平行度検出器２７として、レーザ変位計を使用したことを特長としている。
【０１０４】
レーザ変位計は、一般に１〜２ミクロンの分解能を有している。フランジ７の平行度に求められる精度は数ミクロン単位であり、これを検出するには高精度の検出器が必要となるが、レーザ変位計であれば、その要求を満たすことができる。
【０１０５】
また一般に広く普及しているため安価なコストで調達することが可能となり、性能の向上したレーザ発振装置を低価格で供給することができる。
【０１０６】
（実施の形態１５）
以下、本発明の実施の形態１５について、図１３を用いて説明する。
【０１０７】
なお、本実施の形態１５において実施の形態１から１４と同様な構成については図１から図１２と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１０８】
図１３に示すように、本実施の形態１５の特徴とする点は、放電管１の内部のレーザ媒質３に放電を行うレーザ出力指令信号出力部２１ａからのレーザ出力指令信号により、冷却媒質１４の流量調整を行う制御部２１を設けたことである。
【０１０９】
この制御部２１は、レーザ出力指令信号出力部２１ａからのレーザ出力指令信号を入力するように接続し、また、電源４による放電や、流量調整器１５などを制御するように電源４、流量調整器１５と接続している。
【０１１０】
実施の形態１において、冷却媒質１４の流量を流量調整器１５により制御する構成としているが、これは部分透過鏡５と全反射鏡６の平行度を精度良く維持するためであった。フランジ７の温度が変化すると熱膨張による変形により、上記平行度が変化していた。フランジ７の温度を変化させる要因の一つとして、上述した実施の形態２で述べているように、レーザ媒質３に注入された電力のうちレーザビームに変換されなかった残りのエネルギーの熱があげられる。
【０１１１】
この熱はレーザ出力と相関があり、レーザ出力が高いほど、発生する熱も増大する関係がある。
【０１１２】
本実施の形態１５では、レーザの出力指令信号を監視し、その信号に応じて冷却媒質１４の流量を流量調整器１５により調節することで、フランジ７の温度を周囲環境が変化しても安定させることができ、部分透過鏡５と全反射鏡６の平行度を精度良く維持することが可能となる。
【０１１３】
（実施の形態１６）
以下、本発明の実施の形態１６について、図１４を用いて説明する。
【０１１４】
なお、本実施の形態１６において実施の形態１から１５と同様な構成については図１から図１３と同じ符号を付し、その説明を省略する。
【０１１５】
図１４に示すように、本実施の形態１６の特徴とする点は、放電管１の内部で発生する放電の電流信号を電流検出器（図示せず）で検出し、この検出により冷却媒質１４の流量調整を行う制御部２１を設けたことである。
【０１１６】
この制御部２１は、電流検出器（図示せず）からの電流検出信号を入力するように接続し、また、電源４による放電や、流量調整器１５などを制御するように電源４、流量調整器１５と接続している。
【０１１７】
前記実施の形態１５において、レーザ出力指令信号に応じて冷却媒質１４の流量を制御する構成としていた。
【０１１８】
実際には、レーザ出力は放電管１内部を流れる放電電流に依存している。つまり、レーザビームに変換されない残りのエネルギーの熱も、放電電流に依存していることとなる。
【０１１９】
そこで本実施の形態１６では、放電管１内部の放電電流を制御する指令信号を監視し、その信号に応じて冷却媒質１４の流量を流量調整器１５により調節することで、フランジ７の温度を周囲環境が変化してもより安定させることができ、部分透過鏡５と全反射鏡６の平行度を精度良く維持することが可能となる。
【０１２０】
（実施の形態１７）
以下、本発明の実施の形態１７について、図１５を用いて説明する。
【０１２１】
図１５は本実施の形態１７におけるレーザ加工機の概要を示すもので、本実施の形態１７におけるレーザ加工機は、上述した実施の形態１から１６のいずれかのレーザ発振装置２８と、このレーザ発振装置２８からのレーザビーム３２を被加工物３１に反射して導く全反射鏡２９と、全反射鏡２９で反射したレーザビーム３２を被加工物３１に集光するレンズなどの集光手段３０を備えている。
【０１２２】
レーザ発振装置２８から出たレーザビーム３２は全反射鏡２９により集光手段３０に導かれる。集光手段３０により集光されたレーザビームは被加工物３１に照射され、切断、溶接などが行われる。
【産業上の利用可能性】
【０１２３】
本発明のレーザ発振装置およびレーザ加工機は、レーザ発振装置内部の全反射鏡や部分透過鏡を保持するフランジの冷却媒質配管途中に流量調整器を具備することにより、起動時のフランジなどの温度変化による形状の歪み発生を防止できるレーザ発振装置およびレーザ加工機として有用である。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】本発明の実施の形態１におけるレーザ発振装置の構成図
【図２】本発明の実施の形態２におけるシーケンス図
【図３】本発明の実施の形態３における流量調整器の詳細図
【図４】本発明の実施の形態４におけるレーザ発振装置の構成図
【図５】本発明の実施の形態５における流量調整器の詳細図
【図６】本発明の実施の形態６における流量調整器の詳細図
【図７】本発明の実施の形態７におけるレーザ発振装置の構成図
【図８】本発明の実施の形態８におけるレーザ発振装置の構成図
【図９】本発明の実施の形態１０におけるレーザ発振装置の構成図
【図１０】本発明の実施の形態１１におけるレーザ発振装置の構成図
【図１１】本発明の実施の形態１２おけるレーザ発振装置の構成図
【図１２】本発明の実施の形態１３におけるレーザ発振装置の構成図
【図１３】本発明の実施の形態１５におけるレーザ発振装置の構成図
【図１４】本発明の実施の形態１６におけるレーザ発振装置の構成図
【図１５】本発明の実施の形態１７におけるレーザ加工機の構成図
【図１６】従来のレーザ発振装置の構成図
【符号の説明】
【０１２５】
１    放電管
２    電極
３    レーザ媒質
４    電源
５    部分透過鏡
６    全反射鏡
７    フランジ
８    結合棒
９    支持体
１０    ホルダ
１１    ブロック
１２    冷却装置
１３    冷却配管
１４    冷却媒質
１５    流量調整器
１６    電磁コイル
１７    電気配線
１８    弁
１９    ケース
２０    バネ
２１    制御部
２２    弁
２３    ケースメネジ部
２４    モータ
２５、２６    温度検出器
２７    平行度検出器
２８    レーザ発振装置
２９    全反射鏡
３０    集光手段
３１    被加工物
３２    レーザビーム
【図１】
2010212565.tif 000003
【図２】
2010212565.tif 000004
【図３】
2010212565.tif 000005
【図４】
2010212565.tif 000006
【図５】
2010212565.tif 000007
【図６】
2010212565.tif 000008
【図７】
2010212565.tif 000009
【図８】
2010212565.tif 000010
【図９】
2010212565.tif 000011
【図１０】
2010212565.tif 000012
【図１１】
2010212565.tif 000013
【図１２】
2010212565.tif 000014
【図１３】
2010212565.tif 000015
【図１４】
2010212565.tif 000016
【図１５】
2010212565.tif 000017
【図１６】
2010212565.tif 000018