(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
放電管内のレーザガスを励起してレーザ光を発生するレーザ共振器において、
前記放電管の両端に設けられ前記放電管を支持するエンドプレートと、
前記放電管と並列に設けられて両端を前記エンドプレートによって支持され、熱膨張率の小さい材料から成るロッドと、
前記ロッドに固定されて前記放電管を支持すると共に強制冷却されるアルミニウムから成る放電管ホルダと、
を有することを特徴とするレーザ共振器。
【請求項２】
前記ロッドが複数存在する場合、前記複数のロッドは前記エンドプレート以外の部分でも互いに連結されることを特徴とする請求項１記載のレーザ共振器。
【請求項３】
前記放電管ホルダは一体化されたクランプ部分と本体部分とから成り、前記クランプを介して前記ロッドに固定されていることを特徴とすることを特徴とする請求項１記載のレーザ共振器。
【請求項４】
前記放電管ホルダは前記クランプ部分または本体部分またはその双方が強制冷却されることを特徴とする請求項３記載のレーザ共振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は放電管内のレーザガスを励起してレーザ光を発生するレーザ共振器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
炭酸ガスレーザ等のガスレーザ装置は、高効率で高出力が得られ、ビーム特性も良いため、数値制御装置と結合されて複雑な形状を高速に加工することができ、広く使用されるようになった。
【０００３】
図４は従来のガスレーザ装置の全体構成を示す図である。図において、ガスレーザ装置は、例えば炭酸ガスレーザであり、共振器１００、ガス循環系２００及びレーザ加工機３００から構成される。
【０００４】
共振器１００は、直列に配置された２本の放電管２１０及び２２０を有し、その放電管２１０、２２０は放電管ホルダ６１０で連結されている。放電管２１０の一端側は、放電管ホルダ３１０を介してエンドプレート４１０に固定され、放電管２２０の他端側は、放電管ホルダ３２０を介してエンドプレート４２０に固定されている。また、放電管２１０及び２２０に並行してインバロッド７１０及び７２０が設けられ、その両端は、放電管２１０及び２２０と同様に、エンドプレート４１０及び４２０に固定されている。インバロッド７１０及び７２０は、熱膨張率の小さい材料で形成されている。このように、共振器１００は、インバロッド７１０、７２０、及びエンドプレート４１０、４２０により、箱型に構成されている。
【０００５】
さらに、放電管２１０及び２２０に並行してフレーム（パイプ）９１が設けられ、その一端はエンドプレート４１０に固定され、他端はリニアベアリング４２１を介してエンドプレート４２０に支持されている。上記の放電管ホルダ６１０はクランプ６２０を介してこのフレーム９１に固定され、放電管２１０、２２０をより安定させて保持している。放電管ホルダ６１０は、後述するように、レーザガスの出口側に位置するため、高温になったレーザガスによって加熱され、その熱がフレーム９１まで伝わり、その結果フレーム９１が熱変形する。上記のリニアベアリング４２１は、この熱変形を吸収するために設けられたものである。
【０００６】
なお、この場合、放電管ホルダ６１０をインバロッド７１０または７２０側に固定することも考えられるが、放電管ホルダ６１０をインバロッド７１０または７２０側に固定すると、放電管ホルダ６１０の自重によってインバロッド７１０または７２０側が撓んでしまう。また、インバロッド７１０及び７２０はエンドプレート４１０及び４２０に固定されているため、低熱膨張率であっても放電管ホルダ６１０からの熱による変形を吸収することができない。このような理由から放電管ホルダ６１０をインバロッド７１０または７２０に固定することは行われていない。
【０００７】
ガス循環系２００のガス配管２０５が、放電管ホルダ６１０から延出して設けられ、そのガス配管２０５には、熱交換器２０１、送風機２０２及び熱交換器２０３が順に配列されている。放電管２１０及び２２０で加熱されたレーザガスは、図中矢印Ａに示すように流れる。
【０００８】
すなわち、ガス配管２０５を経由し熱変換器２０１を通って冷却された後、送風機２０２から吐出され、さらに熱交換器２０２において圧縮熱が取り去られて常に一定温度に管理される。その後、ガス配管２０４を経由して放電管ホルダ３１０及び３２０から放電管２１０及び２２０にそれぞれ入る。放電管２１０及び２２０に導入されたレーザガスは、レーザ用電源１１及び１２による高周波放電により加熱された後、放電管ホルダ６１０からガス配管２０５を経由して熱交換器２０１に入り、再び冷却される。
【０００９】
放電管２１０及び２２０は、その両端に全反射鏡５１０と出力鏡５２０を持ち、ファブリベロー型共振器を構成しており、放電により発生したレーザ光を増幅して一部を外部に出力する。出力されたレーザ光は、ベンダミラー１３で方向を変え、レーザ加工機３００に入り、ワークを加工する。これら共振器１００、ガス循環系２００及びレーザ加工機３００は、すべて数値制御装置１０がメモリに記憶しているプログラムに従って制御している。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
上述したように、インバロッド７１０及び７２０は、熱膨張率の小さい材料で形成されているため、そのインバロッド７１０、７２０が固定されているエンドプレート４１０及び４２０の位置変化は起こらない。また、フレーム９１は熱変形するが、その熱変形はリニアベアリング４２１によって吸収されるため、やはりエンドプレート４１０及び４２０側の位置変化は起こらない。ところが、放電管ホルダのクランプ６２０は、フレーム９１に固定されているため、クランプ６２０の位置はフレーム９１の熱変形の影響を受けてしまい変化する。例えば、フレーム９１が長手方向に熱膨張すると、その影響を受けてクランプ６２０の位置が変化し、その結果放電管ホルダ６１０も位置変化を起こす。
【００１１】
放電管ホルダ６１０の位置が変化すると、その位置変化は、全反射鏡５１０及び出力鏡５２０のアラインメント悪化を引き起こし、その結果出力ビームパワーの低下やビームモードが悪化してしまう。
【００１２】
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、共振器のアラインメントを常に良好に保つことができるレーザ共振器を提供することを目的とする。
【００１３】
【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、放電管内のレーザガスを励起してレーザ光を発生するレーザ共振器において、前記放電管の両端に設けられ前記放電管を支持するエンドプレートと、前記放電管と並列に設けられて両端を前記エンドプレートによって支持され、熱膨張率の小さい材料から成るロッドと、前記ロッドに固定されて前記放電管を支持すると共に強制冷却されるアルミニウムから成る放電管ホルダと、を有することを特徴とするレーザ共振器が、提供される。
【００１４】
【作用】
エンドプレートが放電管の両端に設けられ放電管を支持している。また、熱膨張率の小さい材料から成るロッドが放電管と並列に設けられ、そのロッドの両端もエンドプレートによって支持されている。そして、放電管を保持するためのアルミニウムから成る放電管ホルダがそのロッドに固定され、かつ強制冷却されている。
【００１５】
放電管ホルダは強制冷却されるため、放電管ホルダをロッドに固定しても放電管ホルダからロッドへは熱が伝わらない。また、ロッドは熱膨張率の小さい材料で形成される。したがって、ロッドの熱変形はほとんど発生せず、アラインメントを良好に保持しておくことができる。
【００１６】
【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。
図１は本発明のレーザ共振器の構成を示す図である。図において、共振器１は、直列に配置された２本の放電管２１及び２２を有し、その放電管２１、２２は放電管ホルダ６１で連結されている。放電管２１の一端側は、放電管ホルダ３１を介してエンドプレート４１に固定され、放電管２２の他端側は、放電管ホルダ３２を介してエンドプレート４２に固定されている。また、放電管２１及び２２に並行してインバロッド７１及び７２が設けられ、その両端は、放電管２１及び２２と同様に、エンドプレート４１及び４２に固定されている。インバロッド７１及び７２は、熱膨張率の小さい材料で形成されている。このように、共振器１は、インバロッド７１、７２、及びエンドプレート４１、４２により、箱型に構成されている。
【００１７】
上記の放電管ホルダ６１は、放電管ホルダ６１と一体に構成されたホルダクランプ６２を介してインバロッド７１に固定されている。このホルダクランプ６２には、ここでは図示されていない冷却水路が設けられ、冷却水がその冷却水路を循環することによって強制冷却されている。  また、インバロッド７１、７２は、放電管ホルダ６１の両側に設けられた２つのロッドクランプ８１及び８２で互いに連結されている。このロッドクランプ８１及び８２によって、インバロッド７１に加わる放電管ホルダ６１及びホルダクランプ６２からの力がインバロッド７２にも分散する。これによってインバロッド７１及び７２の支持力が強化される。
【００１８】
また、放電管ホルダ６１及びホルダクランプ６２は、インバロッド７１に加わる力を最小限度に抑えるために、できるだけ軽量化すべく、その材料に例えばアルミニウムを使用する。
【００１９】
放電管２１及び２２は、その両端に全反射鏡５１と出力鏡５２を持ち、ファブリベロー型共振器を構成しており、放電により発生したレーザ光を増幅して一部を外部に出力する。
【００２０】
このように、放電管ホルダ６１を、強制冷却したホルダクランプ６２を介してインバロッド７１に固定するようにした。しかも、インバロッド７１及び７２は熱膨張率の小さい材料で形成される。したがって、インバロッド７１及び７２の熱変形はほとんど発生せず、アラインメントを常に良好に保持しておくことができる。
【００２１】
また、インバロッド７１及び７２をロッドクランプ８１及び８２で連結するようにしたので、インバロッド７１に加わる力は分散し、インバロッド７１及び７２は互いに補強し合ってその支持力を強化している。しかも、放電管ホルダ６１及びホルダクランプ６２を軽量化したので、インバロッド７１及び７２の撓みはほとんど発生しない。
【００２２】
さらに、従来必要であったフレームが不要になるので、共振器１の構成が簡単になり、アラインメント作業そのものも容易に行えるようになる。
図２は本発明の第２の実施例を示す図である。上記第１の実施例との相違点は、共振器１ａを４本の放電管２１ａ、２２ａ、２３ａ及び２４ａで構成し、それに合わせて３つの放電管ホルダ６１ａ、６２ａ及び６３ａを設け、その放電管ホルダ６１ａ、６２ａ及び６３ａをインバロッド７１ａに固定した点である。放電管ホルダ６１ａは、放電管２２ａ、２３ａ間を接続し、放電管ホルダ６２ａは、放電管２１ａ、２２ａ間を接続し、放電管ホルダ６３ａは、放電管２３ａ、２４ａ間を接続している。この放電管ホルダ６１ａ、６２ａ及び６３ａのインバロッド７１ａへの固定は、ホルダクランプ６４ａ、６５ａ及び６６ａを介して行われる。また、２本のインバロッド７１ａ、７２ａは、放電管ホルダ６２ａの片側に設けられたロッドクランプ８３ａ、放電管ホルダ６１ａの両側に設けられたロッドクランプ８１ａ及び８２ａ、並びに放電管ホルダ６３ａの片側に設けられたロッドクランプ８４ａで互いに連結されている。
【００２３】
このように、共振器１ａを直列の４本の放電管２１ａ等で構成した場合でも、３つの放電管ホルダ６２ａ等をインバロッド７１ａに固定することにより、共振器１ａ全体が熱の影響でアラインメントが悪化することを防止することができ、アラインメントを常に良好に保つことができる。
【００２４】
図３は本発明の第３の実施例を示す図である。第１の実施例との相違点は、直列接続の放電管２１ｂ、２３ｂと、同じく直列接続の放電管２２ｂ、２４ｂとを互いに並列に構成し、それに合わせて放電管ホルダ６１ｂを設け、その放電管ホルダ６１ｂをインバロッド７１ｂに固定した点である。放電管ホルダ６１ｂは、直列接続の放電管２１ｂと２３ｂとの接続部分、及び直列接続の放電管２２ｂと２４ｂとの接続部分に設けられている。この放電管ホルダ６１ｂのインバロッド７１ｂへの固定は、ホルダクランプ６２ｂを介して行われる。また、２本のインバロッド７１ｂ、７２ｂは、放電管ホルダ６１ｂの両側に設けられたロッドクランプ８１ｂ及び８２ｂで互いに連結されている。
【００２５】
このように、共振器１ａを直列２本の放電管２１ｂ等を並列に配置して構成した場合でも、共通の放電管ホルダ６１ｂをインバロッド７１ｂに固定することにより、共振器１ｂ全体が熱の影響でアラインメントが悪化することを防止することができ、アラインメントを常に良好に保つことができる。
【００２６】
上記の説明では、ホルダクランプを強制冷却するようにしたが、本体側の放電管ホルダを強制冷却するように構成することもできる。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように本発明では、強制冷却した放電管ホルダを、熱膨張率の小さい材料で形成されるロッドに固定するようにした。したがって、ロッドの熱変形はほとんど発生せず、アラインメントを常に良好に保持しておくことができる。
【００２８】
また、２本のロッドを互いに連結するようにしたので、ロッドに加わる力は分散し、ロッドは互いに補強し合ってその支持力を強化することができる。
さらに、従来必要であったフレームが不要になるので、共振器の構成が簡単になり、アラインメント作業そのものも容易に行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザ共振器の構成を示す図である。
【図２】本発明の第２の実施例を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例を示す図である。
【図４】従来のガスレーザ装置の全体構成を示す図である。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ  共振器
２１，２１ａ，２１ｂ，２２，２２ａ，２２ｂ，２３ａ，２３ｂ，２４ａ，２４ｂ  放電管
６１，６１ａ，６１ｂ，６２ａ，６３ａ  放電管ホルダ
６２，６２ｂ，６４ａ，６５ａ，６６ａ  ホルダクランプ
８１，８１ａ，８１ｂ，８２，８２ａ，８２ｂ，８３ａ，８４ａ  ロッドクランプ
【図１】
0003614450.tif 000002
【図２】
0003614450.tif 000003
【図３】
0003614450.tif 000004
【図４】
0003614450.tif 000005