(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザガスを循環させながらレーザ発振を行うガスレーザ装置において、放電管および循環路からなるガス循環系内部にレーザガスを注入する電磁弁と、前記ガス循環系内部のガス圧が大気圧となったときに動作する第１の圧力スイッチと、前記レーザガスの供給側配管の圧力を検出する第２の圧力スイッチと、装置の休止時に前記電磁弁を一定時間開いてレーザガスを前記ガス循環系内に注入する時限回路と、前記時限回路の時限終了により前記電磁弁が閉じたときに前記第２の圧力スイッチが前記ガス供給側配管の圧力が一定時間内に所定値以上になったことを検出したときには再度前記時限回路を起動し一定時間経過後も所定値以上に達しなかったときは異常と判断するとともに前記第１の圧力スイッチが動作したときに前記時限回路の動作を中止するシーケンス制御回路とを具備したガスレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、装置の休止時にガス循環系内部のガス圧が大気圧に達するまでレーザガスを注入するガスレーザ装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスレーザ装置においては、ガス循環系内部を外部の気圧（大気圧）よりも低いガス圧にして運転しているため、外部との気圧差の関係で水分やほこりが侵入しやすい。そのため、ガスレーザ装置を長期間使用しない場合は、ガス循環系内部のガス圧を外部の気圧（大気圧）と等しくすることにより水分やほこりの侵入を防いでいる。その方法としては、従来、図１および図２に示すような構成の装置があった。
【０００３】
図１は従来装置の例を示す図であり、同図において、１は放電管、２はシーケンス制御装置、５は圧力スイッチ、６はレーザガスボンベ、７はレーザガスを強制的に循環させるためのブロワ、８は真空ポンプ、９は循環路、１０および１１は電磁弁、１４は手動の開閉弁、１５は乾燥剤室、１６は出力鏡、１７は反射鏡、２０および２１はガスレギュレータである。
【０００４】
同図において、放電管１をはさむように出力鏡１６および反射鏡１７が配置され、光学的共振器を構成している。レーザガスは、循環路９を通じてブロワ７で循環され放電管１の中にガスの流れを形成する。循環路９から分岐された分岐路には各々第１の電磁弁１０、第２の電磁弁１１および手動の開閉弁１４が設けられている。第１の電磁弁１０は、レーザガスボンベ６に接続されており、第２の電磁弁１１は真空ポンプ８に接続されている。レーザガスボンベ６の出口部におけるガス圧はガスレギュレータ２０により調節され、第１の電磁弁１０の入口部におけるガス圧はガスレギュレータ２１により調節されている。また、開閉弁１４と外部との間には、乾燥剤室１５が設けられている。各電磁弁１０、１１、ブロワ７および真空ポンプ８の動作は、シーケンス制御装置２により制御されている。圧力スイッチ５は外部に接続されたレーザガスボンベ６からレーザガスが供給されていることを検出しており、その出力信号はシーケンス制御装置２に接続されている。
【０００５】
上記構成において、ガスレーザ装置の運転中は、第１の電磁弁１０および第２の電磁弁１１は開とし、開閉弁１４は閉としている。レーザガスボンベ６から第１の電磁弁１０を通って新鮮なレーザガスが循環路９に供給され、ブロワ７によって循環路から放電管１に送り出され、放電管１および循環路９を通ってブロワ７に戻り、循環している。また、循環および放電により劣化したレーザガスは真空ポンプ８により、循環路９から第２の電磁弁１１を通って外部へ排出される。
【０００６】
ガスレーザ装置を長期間停止するときは、ブロワ７および真空ポンプ８を停止し、第１の電磁弁１０および第２の電磁弁１１を閉の状態にしておいて、開閉弁１４を開き、外部の空気を乾燥剤室１５の乾燥剤に通すことにより空気中に含まれる水分を取り除いてから、循環路９に注入し、ガス循環系内部のガス圧が大気圧と等しくなり、空気の流入が止まった時点で開閉弁１４を閉じる。
【０００７】
また、図２は別の従来装置の例を示す図であり、同図において、３および１２は電磁弁、１３は入口側と出口側の圧力が等しくなったときに開いて、この開状態にあることを信号として出力する定圧弁、２２はガスレギュレータであり、その他は図１と同機能のものに同符号を付してある。
【０００８】
同図において、放電管１をはさむように出力鏡１６および反射鏡１７が配置され、光学的共振器を構成している。レーザガスは、循環路９を通じてブロワ７で循環され放電管１の中に流れを形成する。循環路９から分岐された分岐路には各々第１の電磁弁１０、第２の電磁弁１１、第３の電磁弁３および第４の電磁弁１２が設けられている。第１の電磁弁１０および第３の電磁弁３は、レーザガスボンベ６に接続されており、第２の電磁弁１１は真空ポンプ８に接続されている。レーザガスボンベ６の出口部におけるガス圧はガスレギュレータ２０、第１の電磁弁１０の入口部におけるガス圧はガスレギュレータ２１、第３の電磁弁３の入口部におけるガス圧はガスレギュレータ２２によりそれぞれ調節されている。また、第４の電磁弁１２と外部との間には、ガス循環系内部のガス圧が大気圧に達すれば自動的に開く定圧弁１３が設けられている。各電磁弁１０、１１、３、１２、ブロワ７および真空ポンプ８の動作は、シーケンス制御装置２により制御されている。外部に接続されたレーザガスボンベ６からレーザガスが供給されていることを検出している第２の圧力スイッチ５の出力信号および定圧弁１３の動作状態の出力信号は、シーケンス制御装置２に接続されている。
【０００９】
上記構成において、ガスレーザ装置の運転中は、第１の電磁弁１０および第２の電磁弁１１は開とし、第３の電磁弁３および第４の電磁弁１２は閉としている。レーザガスボンベ６から第１の電磁弁１０を通って新鮮なレーザガスが循環路９に供給され、ブロワ７によって循環路９から放電管１に送り出され、放電管１および循環路９を通ってブロワ７に戻り、循環している。また、循環および放電により劣化したレーザガスは真空ポンプ８により、循環路９から第２の電磁弁１１を通って外部へ排出される。
【００１０】
ガスレーザ装置が停止状態、即ち、ブロワ７および真空ポンプ８が停止し、第１の電磁弁１０および第２の電磁弁１１が閉の状態において、第３の電磁弁３を開いてガス循環系内部にレーザガスを注入し、第４の電磁弁１２を開く。ガス循環系内部のガス圧が大気圧に達すれば定圧弁１３が自動的に開き、これを検出して第３の電磁弁３および第４の電磁弁１２を閉じる。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図１の方法の場合は、大量の空気を急激に流入させると水分を十分に取り除けない可能性や手動のため開閉弁を閉め忘れるという可能性がある。また、乾燥剤が劣化し吸湿能力が落ちた場合は、乾燥剤を交換する必要があり、そのためのコストや手間も必要となるという問題点がある。図２の方法の場合は、電磁弁３を開いたときにガスが大量に流れ込み、このために入口部のガス圧が低下した状態となり、圧力スイッチ５は圧力低下信号を出力してしまう。この圧力低下信号は、ボンベの内圧が不足であるときにも発生するので両者の区別がつかず、シーケンス制御装置２に複雑な判断機能を設けることが必要となる。
【００１２】
つまり、圧力スイッチ５が検出する圧力はガスボンベの残圧、レーザガスの元圧力を調整するガスレギュレータ２０の容量、ガスボンベとガスレーザ装置間の配管長および配管径等によって変化する。そのため、例えば、ガスレギュレータ２０の容量が小さい場合に、ガス循環系内部に急激にレーザガスを注入すると、ボンベからのガスの供給が追いつかず、一時的にガスレギュレータ２０の出口部におけるガス圧が低下する。その結果、圧力スイッチ５の設定値を下回ることがある。この場合、圧力スイッチの出力を見ただけでは、ガス循環系内部にレーザガスを注入したためにガス圧が低下したのか、レーザガスの供給元または供給経路に何らかの異常が生じたためにガス圧が低下したのかの区別がつかず、このガス圧の低下現象が正常か異常かの判断ができないことになる。
【００１３】
一方、圧力スイッチ５が圧力低下を検出しない程度まで、レーザガスの注入量を減らすと、レーザガスの注入に長時間を要してしまう。また、レーザガスを注入する間圧力スイッチの出力を無視した場合は、外部から供給されるレーザガスのガス圧に異常が生じても、その異常を検出できなくなる。
【００１４】
本発明は上述の問題に鑑みてなされたもので、その目的は、外部からのレーザガス供給能力にかかわらずガス循環系内部に短時間でレーザガスを注入でき、かつレーザガスの注入中に外部から供給されるレーザガスのガス圧が、レーザガスの供給元または供給経路の異常が原因により低下した場合はそれを検出し、レーザガスの注入を停止するとともに異常の発生を警報するガスレーザ装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、レーザガスを循環させながらレーザ発振を行うガスレーザ装置において、放電管および循環路からなるガス循環系内部にレーザガスを注入する電磁弁と、ガス循環系内部のガス圧が大気圧となったときに動作する第１の圧力スイッチと、レーザガスの供給側配管の圧力を検出する第２の圧力スイッチと、装置の休止時に電磁弁を一定時間開いてレーザガスをガス循環系内に注入する時限回路と、時限回路の時限終了により電磁弁が閉じたときに第２の圧力スイッチがガス供給側配管の圧力が一定時間内に所定値以上になったことを検出したときには再度時限回路を起動し一定時間経過後も所定値以上に達しなかったときは異常と判断するとともに第１の圧力スイッチが動作したときに時限回路の動作を中止するシーケンス制御回路を具備したガスレーザ装置を提案したものである。
【００１６】
【実施例】
以下、図示の実施例を参照して本発明を詳細に説明する。図３は本発明の装置の実施例を示す図であり、同図において、１は放電管、２はシーケンス制御装置、４および５は圧力スイッチ、６はレーザガスボンベ、７はブロワ、８は真空ポンプ、９は循環路、３、１０および１１は電磁弁、１６は出力鏡、１７は反射鏡、１９は異常表示器、２０、２１および２２はガスレギュレータである。
【００１７】
同図において、放電管１をはさむように出力鏡１６および反射鏡１７が配置され、光学的共振器を構成している。レーザガスは、循環路９を通じてブロワ７で循環され放電管１の中にガスの流れを形成する。循環路９から分岐された分岐路には各々第１の電磁弁１０、第２の電磁弁１１および第３の電磁弁３が設けられている。第１の電磁弁１０および第３の電磁弁３は、レーザガスボンベ６に接続されており、第２の電磁弁１１は真空ポンプ８に接続されている。レーザガスボンベ６の出口部におけるガスの圧力はガスレギュレータ２０、第１の電磁弁１０の入口部におけるガスの圧力はガスレギュレータ２１、第３の電磁弁３の入口部におけるガスの圧力はガスレギュレータ２２によりそれぞれ調節されている。各電磁弁３、１０、１１、ブロワ７および真空ポンプ８の動作および異常表示器１９の表示出力は、シーケンス制御装置２により制御されている。第１の圧力スイッチ４は放電管１および循環路９からなるガス循環系内部のガス圧を検出し、内部のガス圧が大気圧に達したときに出力信号を発生し、第２の圧力スイッチ５は外部に接続されたレーザガスボンベ６から供給されているレーザガス圧力を検出しており、それらの出力信号はシーケンス制御装置２に接続されている。
【００１８】
また、図４は図３の実施例においてガス循環系内部にレーザガスを注入する場合のタイムチャート、図５は図３の実施例においてガス循環系内部にレーザガスを注入する場合のフローチャート、図６は図３の実施例においてガス循環系内部にレーザガスを注入する場合の異常発生時のタイムチャートである。
【００１９】
図３の実施例において、ガス循環系内部にレーザガスを注入して大気圧にする場合について図４、図５および図６とともに説明する。ガスレーザ装置が停止状態、即ち、ブロワ７および真空ポンプ８が停止し、第１の電磁弁１０および第２の電磁弁１１が閉の状態において、まず、レーザガス注入前にガス循環系内部がすでに大気圧になっていないかを第１の圧力スイッチ４で確認し、外部からレーザガスが供給されているかを第２の圧力スイッチ５で確認する（図５のステップ２、３）。次に、第３の電磁弁３を開いて第１の圧力スイッチ４がＯＮになるまで、または第３の電磁弁３を開いてからＴ１  秒が経過するまでレーザガスを注入し、第３の電磁弁３を閉じる（図５ステップ４〜７）。この場合のレーザガスの注入時間Ｔ１  は、たとえ異常発生によりガス循環系内部にレーザガス以外の気体が混入しても、ガスレーザ装置の出力に影響のでない時間、即ち、ガス循環系内部にレーザガスを注入して大気圧とするのに要する時間の１０％程度に設定するのがよい。
【００２０】
ここで、外部におけるレーザガスの供給能力が低い場合、第３の電磁弁３を開くと供給されるレーザガスのガス圧が低下し、第２の圧力スイッチ５はＯＦＦとなる（図４のタイミング“イ”）。しかし、この場合でも、第３の電磁弁３を開いてからＴ１  秒後に第３の電磁弁３を閉じると、レーザガスが正常に供給されていれば、異常検出制限時間のＴ２  秒後までに、供給されるレーザガスのガス圧は元通りに回復し、第２の圧力スイッチ５はＯＮとなる（図４のタイミング“ロ”）。この場合の異常検出制限時間Ｔ２  は、レーザガスが正常に供給されている場合に第３の電磁弁３を閉じてから、供給されるレーザガスのガス圧が元通りに回復し、第２の圧力スイッチ５がＯＮとなるのに要する時間よりも長ければよく、例えば、これらの時間の２倍程度に設定するとよい。
【００２１】
このように、第３の電磁弁３を開くことにより第２の圧力スイッチ５が一旦ＯＦＦとなっても、第３の電磁弁３を閉じると第２の圧力スイッチ５がＯＮとなる場合は、レーザガスが正常に供給されているとみなし再度第３の電磁弁３を開いてガスを注入する。この制御をガス循環系内部のガス圧が大気圧に達するまで、即ち第１圧力スイッチ４がＯＮとなる（図４のタイミング“ハ”）まで繰り返す。（図５のステップ３〜８）
【００２２】
また、レーザガスの注入中に、例えばレーザガスボンベの残圧が低くなったり、ガス配管が破損した等、何らかの原因により外部からレーザガスが供給されなくなった場合は、第３の電磁弁３を開くと供給されるレーザガスのガス圧が低下し、第２の圧力スイッチ５はＯＦＦとなり（図６のタイミング“ニ”）、この後に第３の電磁弁３を閉じても異常検出制限時間のＴ２  秒後までに供給されるレーザガスのガス圧が回復することはなく、第２の圧力スイッチ５はＯＦＦのままとなる。このように、第３の電磁弁３を開くことにより第２の圧力スイッチ５がＯＦＦとなった後に、第３の電磁弁３を閉じてもガスの供給側圧力が上昇せず第２の圧力スイッチ５がＯＦＦのままとなる場合は、外部からのレーザガスの供給に何らかの異常が生じたとみなし、第３の電磁弁３は閉じたまま異常表示器１９に異常信号を出力する（図６のタイミング“ホ”、図５のステップ８〜１０）。
【００２３】
前述の実施例では、ガス循環系内部のガス圧を大気圧にするために注入するガスがレーザガスの場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく他の乾燥ガス、例えば、乾燥空気、窒素ガス等も含むものでも同様である。
【００２４】
また、第２の圧力スイッチ５としては、通常運転時におけるレーザガスの供給を検出するための圧力スイッチを兼用することができるので、新たに圧力スイッチを設ける必要はない。
【００２５】
【発明の効果】
上記の通りであるので、本発明によれば外部からのレーザガスの供給能力に異常が生じたときにこれを敏速かつ正確に検出することができ、しかも異常検出のためにガスの供給量を少なくする必要もないので、ガス循環系内部のガス圧を短時間で大気圧にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の装置の例を示す図。
【図２】別の従来の装置の例を示す図。
【図３】本発明の実施例を示す図。
【図４】図３の実施例においてガス循環系内部にレーザガスを注入する場合のタイムチャート。
【図５】図３の実施例においてガス循環系内部にレーザガスを注入する場合のフローチャート。
【図６】図３の実施例においてガス循環系内部にレーザガスを注入する場合の異常発生時のタイムチャート。
【符号の説明】
１    放電管
２    シーケンス制御装置
３    第３の電磁弁
４    第１の圧力スイッチ
５    第２の圧力スイッチ
６    レーザガスボンベ
７    ブロワ
８    真空ポンプ
９    循環路
１０  第１の電磁弁
１１  第２の電磁弁
１２  第４の電磁弁
１３  定圧弁
１４  手動開閉弁
１５  乾燥剤室
１６  出力鏡
１７  反射鏡
１９  異常表示器
２０、２１、２２  ガスレギュレータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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