(57)【要約】  本発明のレーザ発振装置は、レーザ発振装置を停止状態から起動する時に、ガス循環路および光共振器の内部の滞留ガスは、ガス圧力制御器によって開とされたガス排出用バルブから排出される。直前のレーザ発振装置の停止時間より開時間演算器が算出した時間の間は、レーザ媒質ガス供給器とガス供給用バルブとの間の配管内のレーザ媒質ガスを、ガス圧力制御器によって開とされたガス供給バルブを介して、滞留ガスと一緒に排出する。これにより、使用バルブ数を低減しコストを削減し、さらに、レーザ媒質ガスの消費を抑制することができる。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ媒質ガスを外部より連続的または間欠的に供給するレーザ発振装置であって、
光共振器と、
前記光共振器に接続されたガス循環路と、
前記ガス循環路または前記光共振器にガス供給用バルブを介してレーザ媒質ガスを供給するレーザ媒質ガス供給器と、
前記ガス循環路または前記光共振器からガス排出用バルブを介してレーザ媒質ガスを排出するガス排出用ポンプと、
前記ガス循環路または前記光共振器内のレーザ媒質ガスのガス圧力を検出するガス圧力検出器と、
前記ガス圧力検出器で検出したガス圧力により、前記ガス供給用バルブと前記ガス排出用バルブとを制御するガス圧力制御器と、
前記ガス循環路に設けられた送風機と、
前記送風機の送風機駆動電流を検出する電流検出器と、
レーザ発振装置が停止している停止時間を計数する停止時間計数器と、
前記停止時間と前記送風機駆動電流との相関情報を記憶する記憶器と、
前記記憶器の情報によりレーザ発振装置起動時の前記ガス供給用バルブの開時間を演算する開時間演算器とを備え、
レーザ発振装置を停止状態から起動する時に、前記ガス循環路および前記光共振器の内部の滞留ガスは、前記ガス圧力制御器によって開とされた前記ガス排出用バルブから排出され、
直前のレーザ発振装置の停止時間より前記開時間演算器が算出した時間の間は、前記レーザ媒質ガス供給器と前記ガス供給用バルブとの間の配管内のレーザ媒質ガスを、前記ガス圧力制御器によって開とされた前記ガス供給バルブを介して、前記滞留ガスと一緒に排出するレーザ発振装置。
【請求項２】
少なくとも、通常運転とは異なるシーケンスの初期設定動作により、第１の装置停止時間と第２の装置停止時間を設定し、
前記第１の装置停止時間および前記第２の停止時間のそれぞれにおいて、
前記ガス供給用バルブを開かずにレーザ発振装置を動作させた場合の前記送風機の駆動電流、及び、所定時間だけ前記ガス供給用バルブを開としたのちレーザ発振装置を動作させた場合の前記送風機の駆動電流から前記相関情報を算出する請求項１に記載のレーザ発振装置。
【請求項３】
前記ガス供給バルブは、前記光共振器に接続されている請求項１または２に記載のレーザ発振装置。
【請求項４】
前記ガス排出バルブは、前記ガス循環路に接続されている請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ発振装置。
【請求項５】
前記ガス圧力検出器は、前記ガス循環路と前記ガス排出用バルブとの間に接続されている請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ発振装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ媒質ガスを用いたレーザ発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ発振装置は、加工物を非接触でかつ熱影響が少なく加工できるという特徴から、多様な材質や形状の切断、および溶接、加工等に多用されている。【０００３】
特に、レーザ媒質ガスとして、ＣＯ２を主体とする混合ガスを使用したＣＯ２ガスレーザ等のガスレーザ発振装置は、レーザビーム特性が優れ、かつ大出力が比較的容易であることから広く使用されている。【０００４】
このようなガスレーザ発振装置は、光共振器と、この光共振器に接続したガス循環路を有する。光共振器内において放電による励起で高温となったレーザ媒質ガスは、ガス循環路を循環させる時に冷却する構成となっている。【０００５】
ガス循環路には、レーザ媒質ガスを循環させるための送風機を介在させている。【０００６】
レーザ媒質ガス供給器は一般的に混合ガスを予め封入したガスボンベが使用され、ガスボンベとレーザ発振装置のガス供給用バルブとの配管には、樹脂や金属の配管構造部材が使用される。しかし、この配管構造部材に小さなピンホールがあって、例えばＣＯ２ガスレーザ発振装置ではこのピンホールの大きさによっては、混合ガス中のＨｅのみが選択的に漏れる。これにより、ガスボンベとレーザ発振装置のガス供給用バルブとの配管に滞留するレーザ媒質ガスの混合比が変化し、安定したレーザ出力が得られないおそれがある。【０００７】
まず、従来のレーザ発振装置について説明する。従来のレーザ発振装置を図７に示す。【０００８】
図７は、ガスレーザ発振装置のレーザガス循環系の送気管９１０にガスを供給するレーザガス供給系の配管系統図である。レーザガスは、レーザガスボンベ９１４から、一次圧力調整器９１５、配管９１６、フィルタ９１７、圧力調整器９１８、バルブ９１９、バルブ９２０、急速供給用流量計９２１、一定流量計９２２を経て、送気管９１０に供給される。送気管９１０内の圧力は圧力センサ９２３により測定される。また、送気管９１０のガスは、急速排気用バルブ９２５または一定排気用バルブ９２６を介して真空ポンプ９２４により排出される。図７に示すように、排出用バルブ９２７とタイマ９２８により、ガスボンベ９１４からガスレーザ発振装置の送気管９１０までの区間の配管９１６に滞留するレーザ媒質ガスをガスレーザ発振装置の起動時に外部に排出するようにしていた。【０００９】
図８は従来のガスレーザ発振装置における各バルブの開閉シーケンス図である。図７における従来のレーザ発振装置において、ガスボンベ９１４からガスを供給する前のレーザ発振装置の内部ガスを排気する間（バルブ９２５、９２６が共に開となっている間）に排出用バルブ９２７を開く。これにより、配管９１６に滞留するレーザ媒質ガスをレーザ発振装置の起動時に外部に排出し、レーザ出力の安定化を図っている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０４−０８０９７９号公報
【発明の概要】
【００１１】
しかしながら、従来技術にかかるレーザ発振装置においては、専用の排出用バルブ９２７が必要になる。さらに、この排出用バルブ９２７の開時間はガスボンベ９１４からレーザ発振装置までを接続する配管９１６の容積分を排出せしめる最大の時間を設定していた。このため、レーザ発振装置の停止時間が短い場合には必要以上のレーザ媒質ガスを外部に排出していた。
【００１２】
そこで、本発明は、使用バルブ数を低減しコストを削減すると共に、レーザ媒質ガスの消費を抑制したレーザ発振装置を提供する。
【００１３】
本発明のレーザ発振装置は、レーザ媒質ガスを外部より連続的または間欠的に供給するレーザ発振装置である。本発明のレーザ発振装置は、光共振器と、ガス循環路と、レーザ媒質ガス供給器と、ガス排出用ポンプと、ガス圧力検出器と、ガス圧力制御器と、送風機と、電流検出器と、停止時間計数器と、記憶器と、開時間演算器とを有する。ガス循環路は、光共振器に接続されている。レーザ媒質ガス供給器は、ガス循環路または光共振器にガス供給用バルブを介してレーザ媒質ガスを供給する。ガス排出用ポンプは、ガス循環路または光共振器からガス排出用バルブを介してレーザ媒質ガスを排出する。ガス圧力検出器は、ガス循環路または光共振器内のレーザ媒質ガスのガス圧力を検出する。ガス圧力制御器は、ガス圧力検出器で検出したガス圧力により、ガス供給用バルブとガス排出用バルブとを制御する。送風機は、ガス循環路に設けられている。電流検出器は、送風機の送風機駆動電流を検出する。停止時間計数器は、レーザ発振装置が停止している停止時間を計数する。記憶器は、停止時間と送風機駆動電流との相関情報を記憶する。開時間演算器は、記憶器の情報によりレーザ発振装置起動時のガス供給用バルブの開時間を演算する。レーザ発振装置を停止状態から起動する時に、ガス循環路および光共振器の内部の滞留ガスは、ガス圧力制御器によって開とされたガス排出用バルブから排出される。直前のレーザ発振装置の停止時間より開時間演算器が算出した時間の間は、レーザ媒質ガス供給器とガス供給用バルブとの間の配管内のレーザ媒質ガスを、ガス圧力制御器によって開とされたガス供給バルブを介して、滞留ガスと一緒に排出する。
【００１４】
これにより、レーザ発振装置が停止している間にガスボンベとレーザ発振装置のガス供給用バルブとの配管に滞留するレーザ媒質ガスの混合比が変化しても、滞留ガスを必要量のみレーザ発振装置の外部に排出できる。これにより、使用バルブ数を低減しコストを削減し、さらに、レーザ媒質ガスの消費を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態のレーザ発振装置を示す構成図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施の形態のレーザ媒質ガス密度と送風機駆動電流との相関を示すグラフである。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施の形態のレーザ発振装置の停止時間とレーザ媒質ガス密度との相関を示すグラフである。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の実施の形態のレーザ発振装置の停止時間と送風機駆動電流との相関を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の実施の形態のレーザ発振装置の各バルブの開閉シーケンス図である。
【図４】図４は、主に初期設定手順を説明する本発明の実施の形態のレーザ発振器の動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態のガス供給用バルブ開時間を算出する原理を説明するグラフである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態の最適なガス供給用バルブ開時間を算出するグラフである。
【図７】図７は、従来技術のガスレーザ発振装置のレーザガス供給系の配管系統図である。
【図８】図８は、従来技術のレーザ発振装置の各バルブの開閉シーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態の一例について、図を用いて説明する。
【００１７】
図１において、光共振器１は、部分反射鏡２と、この部分反射鏡２に対向するように設置された全反射鏡３とにより、構成されている。
【００１８】
光共振器１にはガス循環路６が接続されている。レーザ媒質ガスは、インバータ８により一定回転数に回転制御された送風機４により、光共振器１とガス循環路６により構成されるレーザ媒質ガス経路内を循環する。
【００１９】
また、インバータ８の内部に設置された電流検出器９により、送風機４の駆動電流が検出される。
【００２０】
ガス循環路６には熱交換器５が介在されており、レーザ媒質ガス経路内を循環するレーザ媒質ガスは、熱交換器５によって冷却される。
【００２１】
光共振器１では、高電圧電源（図示せず）により放電励起が行われ、送風機４ではレーザ媒質ガスが圧縮圧送されるため、これらによりレーザ媒質ガスは高温となる。
【００２２】
したがって、レーザ媒質ガス経路内を循環するレーザ媒質ガスを、熱交換器５部分で冷却することにより、光共振器１部分が、異常に高温化しないようにしている。
【００２３】
なお、１つの熱交換器５は、光共振器１よりもレーザ媒質ガスの流れの下流側（以下、下流側とする）であり、送風機４よりもレーザ媒質ガスの流れの上流側（以下、上流側とする）に位置している。さらにもう1つの熱交換器５は、送風機４の下流側に位置している。これにより、高温化されたレーザ媒質ガスをすぐに冷却している。
【００２４】
光共振器１とガス循環路６により構成されるレーザ媒質ガス経路には、ガスボンベ３０からレーザ媒質ガスが、ガス供給用バルブ１０を通じて供給される。ガスボンベ３０は、レーザ媒質ガス供給器であり、レーザ発振装置２０の外部に設置されている。本実施の形態では、ガス供給用バルブ１０は、光共振器１に接続されている。
【００２５】
また、光共振器１とガス循環路６により構成されるレーザ媒質ガス経路内を循環するレーザ媒質ガスは、真空ポンプ１２によりガス排出用バルブ１１を通じて、このレーザ媒質ガス経路外に排出される。このガス排出用バルブ１１は、送風機４の上流側のガス循環路６に接続されている。しかし、これに限らず、ガス循環路６のその他の場所に接続されていても構わない。
【００２６】
なお、これらのガス供給用バルブ１０およびガス排出用バルブ１１は電磁弁で構成されており、後述するガス圧力制御器１４によって開閉制御が行われるようになっている。
【００２７】
つまり、光共振器１内のレーザ媒質ガスのガス圧力は、レーザ光７の強度を安定して得るに適した所定運転ガス圧力に一定制御する必要がある。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、光共振器１とガス循環路６により構成されるレーザ媒質ガス経路内を循環するレーザ媒質ガスのガス圧を、ガス圧力検出器１３により検出する。ガス圧力検出器１３によって検出されたガス圧力に比例した電気信号をガス圧信号として、ガス圧力制御器１４に出力する。本実施の形態では、ガス圧力検出器１３は、ガス循環路６とガス排出用バルブ１１との間に接続されている。しかし、これに限らず、ガス循環路６や光共振器１に接続されていても構わない。
【００２９】
ガス圧力制御器１４は、光共振器１内のレーザ媒質ガスのガス圧力が、所定運転ガス圧力となるように、ガス供給用バルブ１０およびガス排出用バルブ１１の開閉制御を行う。
【００３０】
次に、レーザ発振装置の停止時間と送風機駆動電流の相関について、図２Ａ〜図２Ｃを用いて説明する。
【００３１】
レーザ媒質ガスの密度に比例して送風機４の仕事量は増加する。送風機４の仕事量増加に伴い、インバータ８からの駆動電流が増加する。この送風機駆動電流はインバータ８に内蔵されている電流検出器９により検出される。
【００３２】
従って、図２Ａのグラフに示すように、レーザ媒質ガスの密度ρｘに比例して送風機駆動電流Ｉｘは増加する。この送風機駆動電流Ｉｘを数式で示すと式（１）となり、その傾きαは式（２）で示される。
【００３３】
Ｉｘ＝α・ρｘ      （１）
傾きα＝（Ｉａ−Ｉｂ）／（ρａ−ρｂ）      （２）
レーザ媒質ガス供給器であるガスボンベ３０からガス供給用バルブ１０までの配管に、もし小さなピンホール等があったとすると、例えばＣＯ２ガスレーザ発振装置ではピンホールの大きさによっては、混合ガス中のＨｅのみが選択的に漏れる。これにより、ガスボンベ３０とレーザ発振装置のガス供給用バルブ１０との間の配管に滞留するレーザ媒質ガスの混合比が変化する。
【００３４】
そして、レーザ発振装置が停止している場合には、滞留しているレーザ媒質ガスの混合比は変化をし続ける。この場合、図２Ｂのグラフに示すように、滞留しているレーザ媒質ガスの密度ρｘはレーザ発振装置の停止時間経過と共に増加する。
【００３５】
上記の２つのグラフに示す変数の関係を総合し、レーザ発振装置の停止時間に対する送風機４の駆動電流Ｉｘ’の関係に置換すると、図２Ｃのグラフとなる。図２Ｃのグラフに示すように、レーザ発振装置の停止時間に比例して、送風機４の駆動電流Ｉｘ’も増加することとなる。数式で示すと式（３）、式（４）で示される。
【００３６】
Ｉｘ’＝β・Ｔｘ’＋Ｉｄ      （３）
傾きβ＝（Ｉｃ−Ｉｄ）／Ｔｃ      （４）
続いて、図３に示すバルブの開閉シーケンスによって、ガス供給用バルブ１０およびガス排出用バルブ１１を動作させた場合の動作について説明する。
【００３７】
レーザ発振装置を起動させた時のガス圧力はＡである。レーザ発振装置の起動により、まず真空ポンプ１２がオンする。続いてガス排出用バルブ１１およびガス供給用バルブ１０が開となる。これによりガス循環路６および光共振器１からレーザ媒質ガスが、ガス排出用バルブ１１を経由して真空ポンプ１２により排出される。同時に、ガスボンベ３０とレーザ発振装置のガス供給用バルブ１０との間の配管に滞留するレーザ媒質ガスは、ガスボンベ３０からの新たなレーザ媒質ガスと一緒になって、ガス供給用バルブ１０を経由して、ガス循環路６および光共振器１へ供給される。
【００３８】
従って、配管に滞留するレーザ媒質ガスは、結果的にレーザ発振装置２０に供給されてすぐに真空ポンプ１２により外部に排出されることとなる。
【００３９】
なお、ガス供給用バルブ１０はガス圧力がＢになるまでの期間で開となるタイミングが一定ならば、ガス排出用バルブ１１の開タイミングと同期させる必要はない。
【００４０】
その後、ガス供給用バルブ１０が閉になると、ガス圧力はＢにまで減圧される。ガス圧力がＢになると、ガス排出用バルブ１１が閉、ガス供給用バルブ１０が開となりレーザ媒質ガスがガス循環路６および光共振器１に供給され、インバータ８がオンし送風機４が回転を始める。
【００４１】
ガス圧力がＣになると、ガス排出用バルブ１１は開となり、ガス供給用バルブ１０は閉となる。ガス圧力がＤになるとガス供給用バルブ１０は開となり、再びガス圧力がＣになるとガス供給用バルブ１０は閉となる。その後はレーザ発振装置が停止されるまで、ガス圧力検出器１３の検出値により、ガス圧力制御器１４によって、ガス圧力がＣおよびＤの間となるようにガス供給用バルブ１０とガス排出用バルブ１１は、開閉を制御される。
【００４２】
送風機４はガス圧力がＣとなるタイミングの前後で、任意の回転速度に到達し、その後は一定速度に制御される。
【００４３】
次に、レーザ発振装置起動時のガス供給用バルブ１０の開時間の演算について図４〜図６を用いて説明する。図４は主に初期設定手順を説明する本実施の形態のレーザ発振器の動作を示すフローチャートである。また、図５、図６は初期設定における演算の根拠を示すグラフである。
【００４４】
レーザ発振装置２０が使用環境に設置され、ガスボンベ３０からレーザ発振装置２０までの配管が敷設された後には、ガス供給用バルブ１０の開時間の演算のための初期設定を実施する。
【００４５】
図３のステップＳ０１で初期設定の要否が判断される。
【００４６】
初期設定が選択されると、ステップＳ０２を実行する。ステップＳ０２では、ガスボンベ３０からレーザ発振装置２０までの配管内および、ガス循環路６および光共振器１内に滞留したレーザ媒質ガスを十分排気する。レーザ媒質ガスを入れ替えた後にガス混合比が正常な状態にして、送風機駆動電流を電流検出器９で検出し、これをＩｄとして開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶する。この駆動電流Ｉｄは図２Ｃのグラフに記載のものと同一である。
【００４７】
ステップＳ０３では、レーザ発振装置を停止し、所定時間Ｔｃの間放置する。この停止時間Ｔｃは停止時間計数器１６で計数され、開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶する。なお、Ｔｃは図２Ｃのグラフに記載のものと同一である。なお、所定時間Ｔｃは後述の送風機の駆動電流差が検知できる程度の時間以上であればよく、任意に決めればよい。
【００４８】
ステップＳ０４では、レーザ発振装置を所定時間Ｔｃ停止後に起動し、送風機４が一定速度に制御されている時の駆動電流を電流検出器９で検出しこれをＩｃとして開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶する。この駆動電流Ｉｃは図２Ｃのグラフに記載のものと同一である。ただし、ステップＳ０３ではレーザ発振器を起動しガス圧力がＡからＢまで減圧する間は、ガス供給用バルブ１０は開はせず、閉を保持させておく。
【００４９】
ステップＳ０５では、レーザ発振装置停止時間と送風機駆動電流の相関を表す、傾きβを開時間演算器１５において、式（４）により算出し、開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶する。
【００５０】
ステップＳ０６では、レーザ発振装置を停止し、任意に定めた時間Ｔｅの間放置する。この停止時間Ｔｅは停止時間計数器１６で計数され、開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶する。
【００５１】
ステップＳ０７では、レーザ発振装置を時間Ｔｅ停止後に起動し、図３に示すシーケンスでレーザ発振装置を動作させる。この時のガス供給用バルブの開時間ｔｆは任意に定めておき、開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶される。
【００５２】
送風機４が一定速度に制御されている時の駆動電流を電流検出器９で検出しこれをＩｆとして開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶する。
【００５３】
上述の停止時間Ｔｅ、ガス供給用バルブ１０の開時間ｔｆおよび駆動電流Ｉｆなどのパラメータの関係を図５のグラフに示す。数式で示すと式（５）〜式（７）が対応する。
【００５４】
Ｉｘ”＝Ｉｅ−γ・ｔｘ”      （５）
傾きγ＝（Ｉｅ−Ｉｆ）／ｔｆ      （６）
ここで、Ｉｅ＝β・Ｔｅ＋Ｉｄ      （７）
ただし、Ｔｅはレーザ発振装置の任意の停止時間
なお、ガス供給用バルブ１０の開時間ｔｆは任意に定めればよい。ただし、ガス供給用バルブ１０の開時間ｔｆを長くしすぎると、ガスボンベ３０とレーザ発振装置のガス供給用バルブ１０との間の配管に滞留するレーザ媒質ガスは、送風機４の回転開始前にすべてレーザ発振装置２０から外部へ排出される。この場合、開時間演算器１５の演算が不可能となるので、ｔｆは数秒とすることが望ましい。
【００５５】
ステップＳ０８では、レーザ発振装置がＴｅ時間停止した状態で、ガス圧力ＡからＢまで減圧する間に、ガス供給用バルブ１０を開としなかった場合の送風機駆動電流Ｉｅを、開時間演算器１５において、式（７）より算出する。算出した送風機駆動電流Ｉｅを開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶する。
【００５６】
なお、式（７）は式（３）のＴｘ’をＴｅに、Ｉｘ’をＩｅに置換したものに相当する。
【００５７】
ステップＳ０９では、レーザ発振装置がＴｅ時間停止した状態で、ガス圧力ＡからＢまで減圧する間に、ガス供給用バルブ１０が開としなかった場合の送風機駆動電流Ｉｅと、ガス供給用バルブ１０をｔｆ時間開とした場合の送風機駆動電流Ｉｆとの相関を表す傾きγを、開時間演算器１５において式（６）により算出する。算出した傾きγを、開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶する（図５のグラフの傾きに相当する）。
【００５８】
ステップＳ１０では、レーザ発振装置の停止時間Ｔより、ガス供給用バルブ１０の最適開時間ｔを演算するための、比例定数δを以下に示す演算で求められる式（１１）より算出する。算出した比例定数δを、開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶する（図６のグラフの傾きがδに相当する）。
【００５９】
（５）式より
ｔｘ”＝（Ｉｅ−Ｉｘ”）／γ      （８）
ここで、ｔｘ”＝ｔｄ、Ｉｘ”＝Ｉｄとし、さらに（８）式に（７）式を代入すると、
ｔｄ＝（β・Ｔｅ＋Ｉｄ−Ｉｄ）／γ＝（β／γ）・Ｔｅ      （９）
（９）式を一般化すると、
ｔ＝δ・Ｔ      （１０）
δ＝β／γ      （１１）
これにより初期設定は完了である（ステップＳ１１）。
【００６０】
図４の初期設定フローで得られた、各算出値γ、δの意味を詳しく図５を用いて説明する。
【００６１】
算出値γは、図５のグラフに示す、レーザ発振装置の停止時間Ｔに対し、ガス供給用バルブ１０の開時間が送風機４の駆動電流に与える影響の度合いを示している。算出値γによりレーザ発振装置２０に供給されるレーザ媒質ガスの混合比が正常である場合の、送風機駆動電流Ｉｄを求めることが可能になる。求められた送風機駆動電流Ｉｄを得ることができるガス供給用バルブ１０の開時間が、最適なガス供給用バルブ１０の開時間ｔとなる。
【００６２】
しかし、図６のグラフに示すように、レーザ発振装置の任意の停止時間Ｔに対する、ガス供給用バルブ１０の開時間ｔは一定ではなく停止時間の関数となるため、その係数として算出値δとして求める。
【００６３】
これにより、レーザ発振装置の停止時間Ｔに対する、最適なガス供給用バルブ１０の開時間ｔを算出する一般式が得られる。
【００６４】
初期設定が完了した後の、レーザ発振装置の起動は、図４のフローチャートでの通常運転の動作となる。
【００６５】
ステップＳ１２において、停止時間計数器１６で計数された停止時間Ｔを読み取る。ステップＳ１３において、式（１０）により開時間演算器１５で、起動時のガス供給用バルブ１０開時間ｔを算出する。ステップＳ１４において、ガス圧力ＡからＢまで減圧する間に、ガス供給用バルブ１０をｔ時間開とする。
【００６６】
その後は、レーザ発振装置の通常のシーケンスに従い運転される（ステップＳ１５）。
【００６７】
なお、ガスボンベ３０からガス供給用バルブ１０までの距離および、その間の配管部材固有の漏れ量が事前に判明している場合は、β、γ、δを事前に算出してテーブル化しておく。これにより、図３の初期設定の処理フローは不要となり、レーザ発振装置の設置所要時間が大幅に短縮される。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明のレーザ発振装置は、ガスボンベとレーザ発振装置のガス供給用バルブとの配管に小さなピンホールがあって、レーザ媒質ガスがリークし、配管に滞留するレーザ媒質ガスの混合比が変化しても、安定したレーザ出力が得られる。さらに、使用バルブ数を低減しコストを削減すると共に、レーザ媒質ガスの消費を抑制したレーザ発振装置を提供することができる。これにより、レーザ媒質ガスを用いたレーザ発振装置として産業上有用である。
【符号の説明】
【００６９】
１    光共振器
２    部分反射鏡
３    全反射鏡
４    送風機
５    熱交換器
６    ガス循環路
７    レーザ光
８    インバータ
９    電流検出器
１０    ガス供給用バルブ
１１    ガス排出用バルブ
１２    真空ポンプ
１３    ガス圧力検出器
１４    ガス圧力制御器
１５    開時間演算器
１６    停止時間計数器
２０    レーザ発振装置
３０    ガスボンベ
【図１】
2013171951.tif 000003
【図２Ａ】
2013171951.tif 000004
【図２Ｂ】
2013171951.tif 000005
【図２Ｃ】
2013171951.tif 000006
【図３】
2013171951.tif 000007
【図４】
2013171951.tif 000008
【図５】
2013171951.tif 000009
【図６】
2013171951.tif 000010
【図７】
2013171951.tif 000011
【図８】
2013171951.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成26年3月13日(2014.3.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ媒質ガスを用いたレーザ発振装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
レーザ発振装置は、加工物を非接触でかつ熱影響が少なく加工できるという特徴から、多様な材質や形状の切断、および溶接、加工等に多用されている。
【０００３】
特に、レーザ媒質ガスとして、ＣＯ２を主体とする混合ガスを使用したＣＯ２ガスレーザ等のガスレーザ発振装置は、レーザビーム特性が優れ、かつ大出力が比較的容易であることから広く使用されている。
【０００４】
このようなガスレーザ発振装置は、光共振器と、この光共振器に接続したガス循環路を有する。光共振器内において放電による励起で高温となったレーザ媒質ガスは、ガス循環路を循環させる時に冷却する構成となっている。
【０００５】
ガス循環路には、レーザ媒質ガスを循環させるための送風機を介在させている。
【０００６】
レーザ媒質ガス供給器は一般的に混合ガスを予め封入したガスボンベが使用され、ガスボンベとレーザ発振装置のガス供給用バルブとの配管には、樹脂や金属の配管構造部材が使用される。しかし、この配管構造部材に小さなピンホールがあって、例えばＣＯ２ガスレーザ発振装置ではこのピンホールの大きさによっては、混合ガス中のＨｅのみが選択的に漏れる。これにより、ガスボンベとレーザ発振装置のガス供給用バルブとの配管に滞留するレーザ媒質ガスの混合比が変化し、安定したレーザ出力が得られないおそれがある。
【０００７】
まず、従来のレーザ発振装置について説明する。従来のレーザ発振装置を図７に示す。
【０００８】
図７は、ガスレーザ発振装置のレーザガス循環系の送気管９１０にガスを供給するレーザガス供給系の配管系統図である。レーザガスは、レーザガスボンベ９１４から、一次圧力調整器９１５、配管９１６、フィルタ９１７、圧力調整器９１８、バルブ９１９、バルブ９２０、急速供給用流量計９２１、一定流量計９２２を経て、送気管９１０に供給される。送気管９１０内の圧力は圧力センサ９２３により測定される。また、送気管９１０のガスは、急速排気用バルブ９２５または一定排気用バルブ９２６を介して真空ポンプ９２４により排出される。図７に示すように、排出用バルブ９２７とタイマ９２８により、ガスボンベ９１４からガスレーザ発振装置の送気管９１０までの区間の配管９１６に滞留するレーザ媒質ガスをガスレーザ発振装置の起動時に外部に排出するようにしていた。
【０００９】
図８は従来のガスレーザ発振装置における各バルブの開閉シーケンス図である。図７における従来のレーザ発振装置において、ガスボンベ９１４からガスを供給する前のレーザ発振装置の内部ガスを排気する間（バルブ９２５、９２６が共に開となっている間）に排出用バルブ９２７を開く。これにより、配管９１６に滞留するレーザ媒質ガスをレーザ発振装置の起動時に外部に排出し、レーザ出力の安定化を図っている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開平０４−０８０９７９号公報
【発明の概要】
【００１１】
しかしながら、従来技術にかかるレーザ発振装置においては、専用の排出用バルブ９２７が必要になる。さらに、この排出用バルブ９２７の開時間はガスボンベ９１４からレーザ発振装置までを接続する配管９１６の容積分を排出せしめる最大の時間を設定していた。このため、レーザ発振装置の停止時間が短い場合には必要以上のレーザ媒質ガスを外部に排出していた。
【００１２】
そこで、本発明は、使用バルブ数を低減しコストを削減すると共に、レーザ媒質ガスの消費を抑制したレーザ発振装置を提供する。
【００１３】
本発明のレーザ発振装置は、レーザ媒質ガスを外部より連続的または間欠的に供給するレーザ発振装置である。本発明のレーザ発振装置は、光共振器と、ガス循環路と、レーザ媒質ガス供給器と、ガス排出用ポンプと、ガス圧力検出器と、ガス圧力制御器と、送風機と、電流検出器と、停止時間計数器と、記憶器と、開時間演算器とを有する。ガス循環路は、光共振器に接続されている。レーザ媒質ガス供給器は、ガス循環路または光共振器にガス供給用バルブを介してレーザ媒質ガスを供給する。ガス排出用ポンプは、ガス循環路または光共振器からガス排出用バルブを介してレーザ媒質ガスを排出する。ガス圧力検出器は、ガス循環路または光共振器内のレーザ媒質ガスのガス圧力を検出する。ガス圧力制御器は、ガス圧力検出器で検出したガス圧力により、ガス供給用バルブとガス排出用バルブとを制御する。送風機は、ガス循環路に設けられている。電流検出器は、送風機の送風機駆動電流を検出する。停止時間計数器は、レーザ発振装置が停止している停止時間を計数する。記憶器は、停止時間と送風機駆動電流との相関情報を記憶する。開時間演算器は、記憶器の情報によりレーザ発振装置起動時のガス供給用バルブの開時間を演算する。レーザ発振装置を停止状態から起動する時に、ガス循環路および光共振器の内部の滞留ガスは、ガス圧力制御器によって開とされたガス排出用バルブから排出される。直前のレーザ発振装置の停止時間より開時間演算器が算出した時間の間は、レーザ媒質ガス供給器とガス供給用バルブとの間の配管内のレーザ媒質ガスを、ガス圧力制御器によって開とされたガス供給バルブを介して、滞留ガスと一緒に排出する。
【００１４】
これにより、レーザ発振装置が停止している間にガスボンベとレーザ発振装置のガス供給用バルブとの配管に滞留するレーザ媒質ガスの混合比が変化しても、滞留ガスを必要量のみレーザ発振装置の外部に排出できる。これにより、使用バルブ数を低減しコストを削減し、さらに、レーザ媒質ガスの消費を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、本発明の実施の形態のレーザ発振装置を示す構成図である。
【図２Ａ】図２Ａは、本発明の実施の形態のレーザ媒質ガス密度と送風機駆動電流との相関を示すグラフである。
【図２Ｂ】図２Ｂは、本発明の実施の形態のレーザ発振装置の停止時間とレーザ媒質ガス密度との相関を示すグラフである。
【図２Ｃ】図２Ｃは、本発明の実施の形態のレーザ発振装置の停止時間と送風機駆動電流との相関を示すグラフである。
【図３】図３は、本発明の実施の形態のレーザ発振装置の各バルブの開閉シーケンス図である。
【図４】図４は、主に初期設定手順を説明する本発明の実施の形態のレーザ発振器の動作を示すフローチャートである。
【図５】図５は、本発明の実施の形態のガス供給用バルブ開時間を算出する原理を説明するグラフである。
【図６】図６は、本発明の実施の形態の最適なガス供給用バルブ開時間を算出するグラフである。
【図７】図７は、従来技術のガスレーザ発振装置のレーザガス供給系の配管系統図である。
【図８】図８は、従来技術のレーザ発振装置の各バルブの開閉シーケンス図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態の一例について、図を用いて説明する。
【００１７】
図１において、光共振器１は、部分反射鏡２と、この部分反射鏡２に対向するように設置された全反射鏡３とにより、構成されている。
【００１８】
光共振器１にはガス循環路６が接続されている。レーザ媒質ガスは、インバータ８により一定回転数に回転制御された送風機４により、光共振器１とガス循環路６により構成されるレーザ媒質ガス経路内を循環する。
【００１９】
また、インバータ８の内部に設置された電流検出器９により、送風機４の駆動電流が検出される。
【００２０】
ガス循環路６には熱交換器５が介在されており、レーザ媒質ガス経路内を循環するレーザ媒質ガスは、熱交換器５によって冷却される。
【００２１】
光共振器１では、高電圧電源（図示せず）により放電励起が行われ、送風機４ではレーザ媒質ガスが圧縮圧送されるため、これらによりレーザ媒質ガスは高温となる。
【００２２】
したがって、レーザ媒質ガス経路内を循環するレーザ媒質ガスを、熱交換器５部分で冷却することにより、光共振器１部分が、異常に高温化しないようにしている。
【００２３】
なお、１つの熱交換器５は、光共振器１よりもレーザ媒質ガスの流れの下流側（以下、下流側とする）であり、送風機４よりもレーザ媒質ガスの流れの上流側（以下、上流側とする）に位置している。さらにもう1つの熱交換器５は、送風機４の下流側に位置している。これにより、高温化されたレーザ媒質ガスをすぐに冷却している。
【００２４】
光共振器１とガス循環路６により構成されるレーザ媒質ガス経路には、ガスボンベ３０からレーザ媒質ガスが、ガス供給用バルブ１０を通じて供給される。ガスボンベ３０は、レーザ媒質ガス供給器であり、レーザ発振装置２０の外部に設置されている。本実施の形態では、ガス供給用バルブ１０は、光共振器１に接続されている。
【００２５】
また、光共振器１とガス循環路６により構成されるレーザ媒質ガス経路内を循環するレーザ媒質ガスは、真空ポンプ１２によりガス排出用バルブ１１を通じて、このレーザ媒質ガス経路外に排出される。このガス排出用バルブ１１は、送風機４の上流側のガス循環路６に接続されている。しかし、これに限らず、ガス循環路６のその他の場所に接続されていても構わない。
【００２６】
なお、これらのガス供給用バルブ１０およびガス排出用バルブ１１は電磁弁で構成されており、後述するガス圧力制御器１４によって開閉制御が行われるようになっている。
【００２７】
つまり、光共振器１内のレーザ媒質ガスのガス圧力は、レーザ光７の強度を安定して得るに適した所定運転ガス圧力に一定制御する必要がある。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、光共振器１とガス循環路６により構成されるレーザ媒質ガス経路内を循環するレーザ媒質ガスのガス圧を、ガス圧力検出器１３により検出する。ガス圧力検出器１３によって検出されたガス圧力に比例した電気信号をガス圧信号として、ガス圧力制御器１４に出力する。本実施の形態では、ガス圧力検出器１３は、ガス循環路６とガス排出用バルブ１１との間に接続されている。しかし、これに限らず、ガス循環路６や光共振器１に接続されていても構わない。
【００２９】
ガス圧力制御器１４は、光共振器１内のレーザ媒質ガスのガス圧力が、所定運転ガス圧力となるように、ガス供給用バルブ１０およびガス排出用バルブ１１の開閉制御を行う。
【００３０】
次に、レーザ発振装置の停止時間と送風機駆動電流の相関について、図２Ａ〜図２Ｃを用いて説明する。
【００３１】
レーザ媒質ガスの密度に比例して送風機４の仕事量は増加する。送風機４の仕事量増加に伴い、インバータ８からの駆動電流が増加する。この送風機駆動電流はインバータ８に内蔵されている電流検出器９により検出される。
【００３２】
従って、図２Ａのグラフに示すように、レーザ媒質ガスの密度ρｘに比例して送風機駆動電流Ｉｘは増加する。この送風機駆動電流Ｉｘを数式で示すと式（１）となり、その傾きαは式（２）で示される。
【００３３】
Ｉｘ＝α・ρｘ      （１）
傾きα＝（Ｉａ−Ｉｂ）／（ρａ−ρｂ）      （２）
レーザ媒質ガス供給器であるガスボンベ３０からガス供給用バルブ１０までの配管に、もし小さなピンホール等があったとすると、例えばＣＯ２ガスレーザ発振装置ではピンホールの大きさによっては、混合ガス中のＨｅのみが選択的に漏れる。これにより、ガスボンベ３０とレーザ発振装置のガス供給用バルブ１０との間の配管に滞留するレーザ媒質ガスの混合比が変化する。
【００３４】
そして、レーザ発振装置が停止している場合には、滞留しているレーザ媒質ガスの混合比は変化をし続ける。この場合、図２Ｂのグラフに示すように、滞留しているレーザ媒質ガスの密度ρｘはレーザ発振装置の停止時間経過と共に増加する。
【００３５】
上記の２つのグラフに示す変数の関係を総合し、レーザ発振装置の停止時間に対する送風機４の駆動電流Ｉｘ’の関係に置換すると、図２Ｃのグラフとなる。図２Ｃのグラフに示すように、レーザ発振装置の停止時間に比例して、送風機４の駆動電流Ｉｘ’も増加することとなる。数式で示すと式（３）、式（４）で示される。
【００３６】
Ｉｘ’＝β・Ｔｘ’＋Ｉｄ      （３）
傾きβ＝（Ｉｃ−Ｉｄ）／Ｔｃ      （４）
続いて、図３に示すバルブの開閉シーケンスによって、ガス供給用バルブ１０およびガス排出用バルブ１１を動作させた場合の動作について説明する。
【００３７】
レーザ発振装置を起動させた時のガス圧力はＡである。レーザ発振装置の起動により、まず真空ポンプ１２がオンする。続いてガス排出用バルブ１１およびガス供給用バルブ１０が開となる。これによりガス循環路６および光共振器１からレーザ媒質ガスが、ガス排出用バルブ１１を経由して真空ポンプ１２により排出される。同時に、ガスボンベ３０とレーザ発振装置のガス供給用バルブ１０との間の配管に滞留するレーザ媒質ガスは、ガスボンベ３０からの新たなレーザ媒質ガスと一緒になって、ガス供給用バルブ１０を経由して、ガス循環路６および光共振器１へ供給される。
【００３８】
従って、配管に滞留するレーザ媒質ガスは、結果的にレーザ発振装置２０に供給されてすぐに真空ポンプ１２により外部に排出されることとなる。
【００３９】
なお、ガス供給用バルブ１０はガス圧力がＢになるまでの期間で開となるタイミングが一定ならば、ガス排出用バルブ１１の開タイミングと同期させる必要はない。
【００４０】
その後、ガス供給用バルブ１０が閉になると、ガス圧力はＢにまで減圧される。ガス圧力がＢになると、ガス排出用バルブ１１が閉、ガス供給用バルブ１０が開となりレーザ媒質ガスがガス循環路６および光共振器１に供給され、インバータ８がオンし送風機４が回転を始める。
【００４１】
ガス圧力がＣになると、ガス排出用バルブ１１は開となり、ガス供給用バルブ１０は閉となる。ガス圧力がＤになるとガス供給用バルブ１０は開となり、再びガス圧力がＣになるとガス供給用バルブ１０は閉となる。その後はレーザ発振装置が停止されるまで、ガス圧力検出器１３の検出値により、ガス圧力制御器１４によって、ガス圧力がＣおよびＤの間となるようにガス供給用バルブ１０とガス排出用バルブ１１は、開閉を制御される。
【００４２】
送風機４はガス圧力がＣとなるタイミングの前後で、任意の回転速度に到達し、その後は一定速度に制御される。
【００４３】
次に、レーザ発振装置起動時のガス供給用バルブ１０の開時間の演算について図４〜図６を用いて説明する。図４は主に初期設定手順を説明する本実施の形態のレーザ発振器の動作を示すフローチャートである。また、図５、図６は初期設定における演算の根拠を示すグラフである。
【００４４】
レーザ発振装置２０が使用環境に設置され、ガスボンベ３０からレーザ発振装置２０までの配管が敷設された後には、ガス供給用バルブ１０の開時間の演算のための初期設定を実施する。
【００４５】
図４のステップＳ０１で初期設定の要否が判断される。
【００４６】
初期設定が選択されると、ステップＳ０２を実行する。ステップＳ０２では、ガスボンベ３０からレーザ発振装置２０までの配管内および、ガス循環路６および光共振器１内に滞留したレーザ媒質ガスを十分排気する。レーザ媒質ガスを入れ替えた後にガス混合比が正常な状態にして、送風機駆動電流を電流検出器９で検出し、これをＩｄとして開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶する。この駆動電流Ｉｄは図２Ｃのグラフに記載のものと同一である。
【００４７】
ステップＳ０３では、レーザ発振装置を停止し、所定時間Ｔｃの間放置する。この停止時間Ｔｃは停止時間計数器１６で計数され、開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶する。なお、Ｔｃは図２Ｃのグラフに記載のものと同一である。なお、所定時間Ｔｃは後述の送風機の駆動電流差が検知できる程度の時間以上であればよく、任意に決めればよい。
【００４８】
ステップＳ０４では、レーザ発振装置を所定時間Ｔｃ停止後に起動し、送風機４が一定速度に制御されている時の駆動電流を電流検出器９で検出しこれをＩｃとして開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶する。この駆動電流Ｉｃは図２Ｃのグラフに記載のものと同一である。ただし、ステップＳ０４ではレーザ発振器を起動しガス圧力がＡからＢまで減圧する間は、ガス供給用バルブ１０は開はせず、閉を保持させておく。
【００４９】
ステップＳ０５では、レーザ発振装置停止時間と送風機駆動電流の相関を表す、傾きβを開時間演算器１５において、式（４）により算出し、開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶する。
【００５０】
ステップＳ０６では、レーザ発振装置を停止し、任意に定めた時間Ｔｅの間放置する。この停止時間Ｔｅは停止時間計数器１６で計数され、開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶する。
【００５１】
ステップＳ０７では、レーザ発振装置を時間Ｔｅ停止後に起動し、図３に示すシーケンスでレーザ発振装置を動作させる。この時のガス供給用バルブの開時間ｔｆは任意に定めておき、開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶される。
【００５２】
送風機４が一定速度に制御されている時の駆動電流を電流検出器９で検出しこれをＩｆとして開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶する。
【００５３】
上述の停止時間Ｔｅ、ガス供給用バルブ１０の開時間ｔｆおよび駆動電流Ｉｆなどのパラメータの関係を図５のグラフに示す。数式で示すと式（５）〜式（７）が対応する。
【００５４】
Ｉｘ”＝Ｉｅ−γ・ｔｘ”      （５）
傾きγ＝（Ｉｅ−Ｉｆ）／ｔｆ      （６）
ここで、Ｉｅ＝β・Ｔｅ＋Ｉｄ      （７）
ただし、Ｔｅはレーザ発振装置の任意の停止時間
なお、ガス供給用バルブ１０の開時間ｔｆは任意に定めればよい。ただし、ガス供給用バルブ１０の開時間ｔｆを長くしすぎると、ガスボンベ３０とレーザ発振装置のガス供給用バルブ１０との間の配管に滞留するレーザ媒質ガスは、送風機４の回転開始前にすべてレーザ発振装置２０から外部へ排出される。この場合、開時間演算器１５の演算が不可能となるので、ｔｆは数秒とすることが望ましい。
【００５５】
ステップＳ０８では、レーザ発振装置がＴｅ時間停止した状態で、ガス圧力ＡからＢまで減圧する間に、ガス供給用バルブ１０を開としなかった場合の送風機駆動電流Ｉｅを、開時間演算器１５において、式（７）より算出する。算出した送風機駆動電流Ｉｅを開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶する。
【００５６】
なお、式（７）は式（３）のＴｘ’をＴｅに、Ｉｘ’をＩｅに置換したものに相当する。
【００５７】
ステップＳ０９では、レーザ発振装置がＴｅ時間停止した状態で、ガス圧力ＡからＢまで減圧する間に、ガス供給用バルブ１０が開としなかった場合の送風機駆動電流Ｉｅと、ガス供給用バルブ１０をｔｆ時間開とした場合の送風機駆動電流Ｉｆとの相関を表す傾きγを、開時間演算器１５において式（６）により算出する。算出した傾きγを、開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶する（図５のグラフの傾きに相当する）。
【００５８】
ステップＳ１０では、レーザ発振装置の停止時間Ｔより、ガス供給用バルブ１０の最適開時間ｔを演算するための、比例定数δを以下に示す演算で求められる式（１１）より算出する。算出した比例定数δを、開時間演算器１５に搭載した記憶器に記憶する（図６のグラフの傾きがδに相当する）。
【００５９】
（５）式より
ｔｘ”＝（Ｉｅ−Ｉｘ”）／γ      （８）
ここで、ｔｘ”＝ｔｄ、Ｉｘ”＝Ｉｄとし、さらに（８）式に（７）式を代入すると、
ｔｄ＝（β・Ｔｅ＋Ｉｄ−Ｉｄ）／γ＝（β／γ）・Ｔｅ      （９）
（９）式を一般化すると、
ｔ＝δ・Ｔ      （１０）
δ＝β／γ      （１１）
これにより初期設定は完了である（ステップＳ１１）。
【００６０】
図４の初期設定フローで得られた、各算出値γ、δの意味を詳しく図５を用いて説明する。
【００６１】
算出値γは、図５のグラフに示す、レーザ発振装置の停止時間Ｔに対し、ガス供給用バルブ１０の開時間が送風機４の駆動電流に与える影響の度合いを示している。算出値γによりレーザ発振装置２０に供給されるレーザ媒質ガスの混合比が正常である場合の、送風機駆動電流Ｉｄを求めることが可能になる。求められた送風機駆動電流Ｉｄを得ることができるガス供給用バルブ１０の開時間が、最適なガス供給用バルブ１０の開時間ｔとなる。
【００６２】
しかし、図６のグラフに示すように、レーザ発振装置の任意の停止時間Ｔに対する、ガス供給用バルブ１０の開時間ｔは一定ではなく停止時間の関数となるため、その係数として算出値δとして求める。
【００６３】
これにより、レーザ発振装置の停止時間Ｔに対する、最適なガス供給用バルブ１０の開時間ｔを算出する一般式が得られる。
【００６４】
初期設定が完了した後の、レーザ発振装置の起動は、図４のフローチャートでの通常運転の動作となる。
【００６５】
ステップＳ１２において、停止時間計数器１６で計数された停止時間Ｔを読み取る。ステップＳ１３において、式（１０）により開時間演算器１５で、起動時のガス供給用バルブ１０開時間ｔを算出する。ステップＳ１４において、ガス圧力ＡからＢまで減圧する間に、ガス供給用バルブ１０をｔ時間開とする。
【００６６】
その後は、レーザ発振装置の通常のシーケンスに従い運転される（ステップＳ１５）。
【００６７】
なお、ガスボンベ３０からガス供給用バルブ１０までの距離および、その間の配管部材固有の漏れ量が事前に判明している場合は、β、γ、δを事前に算出してテーブル化しておく。これにより、図３の初期設定の処理フローは不要となり、レーザ発振装置の設置所要時間が大幅に短縮される。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
本発明のレーザ発振装置は、ガスボンベとレーザ発振装置のガス供給用バルブとの配管に小さなピンホールがあって、レーザ媒質ガスがリークし、配管に滞留するレーザ媒質ガスの混合比が変化しても、安定したレーザ出力が得られる。さらに、使用バルブ数を低減しコストを削減すると共に、レーザ媒質ガスの消費を抑制したレーザ発振装置を提供することができる。これにより、レーザ媒質ガスを用いたレーザ発振装置として産業上有用である。
【符号の説明】
【００６９】
１    光共振器
２    部分反射鏡
３    全反射鏡
４    送風機
５    熱交換器
６    ガス循環路
７    レーザ光
８    インバータ
９    電流検出器
１０    ガス供給用バルブ
１１    ガス排出用バルブ
１２    真空ポンプ
１３    ガス圧力検出器
１４    ガス圧力制御器
１５    開時間演算器
１６    停止時間計数器
２０    レーザ発振装置
３０    ガスボンベ
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ媒質ガスを外部より連続的または間欠的に供給するレーザ発振装置であって、
光共振器と、
前記光共振器に接続されたガス循環路と、
前記ガス循環路または前記光共振器にガス供給用バルブを介してレーザ媒質ガスを供給するレーザ媒質ガス供給器と、
前記ガス循環路または前記光共振器からガス排出用バルブを介してレーザ媒質ガスを排出するガス排出用ポンプと、
前記ガス循環路または前記光共振器内のレーザ媒質ガスのガス圧力を検出するガス圧力検出器と、
前記ガス圧力検出器で検出したガス圧力により、前記ガス供給用バルブと前記ガス排出用バルブとを制御するガス圧力制御器と、
前記ガス循環路に設けられた送風機と、
前記送風機の送風機駆動電流を検出する電流検出器と、
レーザ発振装置が停止している停止時間を計数する停止時間計数器と、
前記停止時間と前記送風機駆動電流との相関情報を記憶する記憶器と、
前記記憶器の情報によりレーザ発振装置起動時の前記ガス供給用バルブの開時間を演算する開時間演算器とを備え、
レーザ発振装置を停止状態から起動する時に、前記ガス循環路および前記光共振器の内部の滞留ガスは、前記ガス圧力制御器によって開とされた前記ガス排出用バルブから排出され、
直前のレーザ発振装置の停止時間より前記開時間演算器が算出した時間の間は、前記レーザ媒質ガス供給器と前記ガス供給用バルブとの間の配管内のレーザ媒質ガスを、前記ガス圧力制御器によって開とされた前記ガス供給バルブを介して、前記滞留ガスと一緒に排出するレーザ発振装置。
【請求項２】
少なくとも、通常運転とは異なるシーケンスの初期設定動作により、第１の装置停止時間と第２の装置停止時間を設定し、
前記第１の装置停止時間および前記第２の停止時間のそれぞれにおいて、
前記ガス供給用バルブを開かずにレーザ発振装置を動作させた場合の前記送風機の駆動電流、及び、所定時間だけ前記ガス供給用バルブを開としたのちレーザ発振装置を動作させた場合の前記送風機の駆動電流から前記相関情報を算出する請求項１に記載のレーザ発振装置。
【請求項３】
前記ガス供給バルブは、前記光共振器に接続されている請求項１または２に記載のレーザ発振装置。
【請求項４】
前記ガス排出バルブは、前記ガス循環路に接続されている請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ発振装置。
【請求項５】
前記ガス圧力検出器は、前記ガス循環路と前記ガス排出用バルブとの間に接続されている請求項１〜４のいずれかに記載のレーザ発振装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】全図
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図２Ｃ】
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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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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
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