(57)【要約】【課題】従来のレーザ加工機では、出力鏡汚れ防止の遮蔽板を長期休止時に限定して手作業で着脱していたため、省エネと安全の観点から課題があった。【解決手段】パージガスの供給に連動する開閉機構を有した出力鏡汚れ防止の遮蔽板を設け、短期間の停止時であっても閉状態にし、閉状態の場合には押し当て機構によって密着度の高い状態で仕切り、さらに、開閉機構が開動作を完了させたときにオン状態を検出するスイッチ機能を有することで、パージガスの省エネを図ると共に安全性を確保した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器において、レーザ出射口より侵入する粉塵などの汚染物質がレーザ発振器の出力結合鏡に付着することを防止するための自動開閉機構を具備したことを特徴とするレーザ発振器。
【請求項２】
前記自動開閉機構が、出力結合鏡の汚染防止のためのパージガスが供給された時にのみ開動作が可能になるように制御されたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項３】
前記自動開閉機構がパージガスによる空気圧によって駆動されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項４】
前記自動開閉機構が開動作を完了させたときにオン状態を検出するスイッチ機能を有することを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項５】
前記自動開閉機構がモーターまたは電磁開閉機構などの電気動力によって駆動されることを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項６】
前記自動開閉機構が押し当て構造を有し、前記自動開閉機構が閉状態になったときに前記機構の可動部が出力結合鏡保持部材に押し当てられて、隙間を生じさせないようにしたことを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、産業用に使用するレーザ発振器の出力鏡の汚染による破損を防止するための自動開閉機構を有するレーザ発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図５は、従来のレーザ発振器の概略図である。
【０００３】
レーザ発振器は、レーザ光を発生させるための光学共振器１、レーザガスを循環する循環ポンプ２および循環回路３から成り、密閉構造を有するハウジング４に組み込まれている。
【０００４】
ハウジング４にはレーザ光を出射するための開口４１が設けられている。レーザ発振器の開口４１の内側には、レーザ安全基準に定められたシャッター５が設置されている。シャッター５は、レーザ光の遮断を目的とするものであり、レーザ発振器の外部から侵入する粉塵などの汚染物質を遮断するものではない。そのため、密閉構造を有するハウジング４の唯一開放部分である開口４１から汚染物質が侵入する可能性がある。
【０００５】
レーザ発振器の光学共振器１は、出力結合鏡１０１と終段鏡１０２によって構成される。出力結合鏡１０１は、高出力のレーザ光が透過する光学部品であるため、その表面に汚染物質が付着するとレーザ光を吸収して破損する可能性が高い。
【０００６】
レーザ発振器のハウジング４内に粉塵などの汚染物質を侵入させないために、ハウジング４内の気圧を高くする目的で、外部のエアー供給源２０からパージガスを導入している。また、より一層汚染防止効果を高めるため、出力結合鏡１０１とシャッター５の間は、金属製の光路カバー５１が設けられ、光路カバー５１にエアー配管２０２を通して直接パージガスが接続されている。
【０００７】
さらに、パージガスが供給されていない状態でレーザ発振ができないようにインターロックのための圧力スイッチ２０１が設けられている。
【０００８】
レーザ発振器を製造工場で製造し、検査を終了した後は、光路カバー５１に汚染防止のための遮蔽板５２を挿入し、出荷される。
【０００９】
レーザ発振器を購入したユーザーは、光路カバー５１から遮蔽板５２を取り外してレーザ発振器を動作させている。また、長期間使用しない場合には、遮蔽板５２を取り付けて出力結合鏡１０１の汚染を極力防止するように努める。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００１−３２０１１１号公報
【特許文献２】実開平１−１０５０８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
遮蔽板着脱は、狭隘部分での作業であるため手間がかかり、光路カバー５１の装着が不完全である場合二次災害を引き起こす危険性もある。
【００１２】
遮蔽板５２は、長期間使用しない場合に取り付けられるが、粉塵などの汚染物質の侵入の可能性は常に存在する。そのためユーザーには、外部のエアー供給源２０からパージガスを常時供給するように求めている。そのため、ユーザーにとっては、外部のエアー供給源２０を常時動作させておく必要があり、省エネの観点から見て改善の必要が考えられる。
【００１３】
光路カバー５１がずれて装着されたときの危険性は、光路カバー５１の内面に当ったレーザ光が反射され、シャッター５の内部で更に反射、散乱することで開口４１から漏れ出すことである。開口４１から散乱で漏れ出した場合は、想定される直進の光路ではなく、予期せぬ方向へレーザ光が放射されることになる。レーザ発振器は、クラス４に分類される使用を誤ると危険なレーザであり、たとえ散乱光であっても、人体に当った場合には火傷や失明の危険がある。また、可燃物に当った場合には、可燃物を燃焼させ、火災の危険性もある。
【００１４】
外部にレーザ光が漏れなかったとしても、シャッター５内部の配線の被覆を燃焼させたり、水配管のチューブを破損させたりするなどの被害によって、レーザ発振器の機能を停止させる可能性がある。
【００１５】
本発明は、自動開閉機構を設けることによりレーザ発振器を使用しない時間は、開閉機構を閉じて、パージガスの供給を不要とし、着脱による人為的事故の可能性をなくした省エネに貢献し、かつ安全なレーザ発振器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】
【００１６】
本願第１の発明は、レーザ発振器において、レーザ出射口より侵入する粉塵などの汚染物質がレーザ発振器の出力結合鏡に付着することを防止するための自動開閉機構を具備したことで、レーザ発振器を使用しない間は常に閉状態を維持し、汚染物質がレーザ発振器の出力結合鏡に付着することを防止する作用を有する。
【００１７】
本願第２の発明は、前記自動開閉機構が、出力結合鏡の汚染防止のためのパージガスが供給された時にのみ開動作が可能になるように制御されたことで、パージガスの流し忘れがあった場合には、開動作を行わず、出力結合鏡の汚染防止を完璧にする作用を有する。
【００１８】
本願第３の発明は、前記自動開閉機構がパージガスによる空気圧によって駆動されることで特別に動力源を用意しなくても開閉動作を行える作用を有する。
【００１９】
本願第４の発明は、前記自動開閉機構が開動作を完了させたときにオン状態を検出するスイッチ機能を有することで、インターロックのための安全スイッチの作用を有する。
【００２０】
本願第５の発明は、前記自動開閉機構がモーターまたは電磁開閉機構などの電気動力によって駆動されることでパージガスのガス圧に依存しない駆動を可能にする作用を有する。
【００２１】
本願第６の発明は、前記自動開閉機構が押し当て構造を有し、前記自動開閉機構が閉状態になったときに前記機構の可動部が出力結合鏡保持部材に押し当てられて、隙間を生じさせない作用を有する。
【発明の効果】
【００２２】
以上のように構成した本発明に依れば、以下の効果が得られる。
【００２３】
自動開閉機構を設けることによりレーザ発振器を使用しない時間は、開閉機構を閉じて、パージガスの供給を不要とした。このため、パージガスの使用量を減らすことができる。
【００２４】
また、従来用いていた遮蔽板を着脱する手間が不要になり、着脱による人為的事故の可能性をなくすことが可能となった。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明によるレーザ発振器の模式図
【図２】本発明による自動開閉機構の詳細図
【図３】本発明による自動開閉機構の詳細図
【図４】本発明による第２の自動開閉機構の詳細図
【図５】従来のレーザ発振器の模式図
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は、本発明によるレーザ発振器の模式図である。
【００２８】
図１において、１は光学共振器、２は循環ポンプ、３は循環回路、４はハウジング、５はシャッター、６は自動開閉機構、２０は外部のエアー供給源、４１は開口、５１は光路カバー、１０１は出力結合鏡、１０２は終段鏡、２０１は圧力スイッチ、２０２はエアー配管である。
【００２９】
レーザ発振器は、ハウジング４に収められた光学共振器１と循環ポンプ２および循環回路３からなり、図示していない励起手段によってレーザ管の中のレーザガスを励起し、光学共振器１の両端に設置された出力結合鏡１０１と終段鏡１０２の間で誘導放出により高出力のレーザ光を発生させる。
【００３０】
レーザ発振器には、レーザ安全基準に定められたシャッター５が設置されている。また、出力結合鏡１０１とシャッター５との間は、光路カバー５１で覆われている。出力結合鏡１０１は、高出力のレーザ光が通過するため開口４１を通って外部から侵入する粉塵などの汚染物質が付着すると破損する可能性が高いため、外部のエアー供給源２０からパージガスを導入している。また、パージガスの供給が途絶えたときにレーザ発振を停止するインターロックのためにエアー配管２０２の経路の途中に圧力スイッチ２０１が設けられている。
【００３１】
本発明の自動開閉機構６は、出力結合鏡１０１とシャッター５との間の光路カバー５１と一体として設置される。
【００３２】
レーザ発振器が停止している間は基本的に閉状態となり、出力結合鏡１０１を外部環境から遮断する。
【００３３】
外部のエアー供給源２０が運転され、圧力スイッチ２０１が規定ガス圧以上になったことを検出して初めて自動開閉機構６の開動作が可能となる。
【００３４】
図２は、本発明による自動開閉機構の詳細図であり、パージガスを動力源とし、オン状態を検出するスイッチ機能を有した実施形態の閉状態を示している。
【００３５】
図２において、６０はケーシング、６１は可動フタ、６２はピストン、６３は閉ストッパー、６４は開ストッパー、６５はバネ、６６はエアー抜き、６７はエアー供給口、６８は押し当て機構、６９は検出スイッチであり、５１は光路カバーの内径を示している。
【００３６】
自動開閉機構６は、ケーシング６０に収められており、光路カバー５１の内径をカバーする可動フタ６１とピストン６２が一体となって駆動される。
【００３７】
本実施形態では、パージガスの圧力を駆動源にしており、パージガスは、エアー供給口６７に接続される。エアー供給が成されず、可動フタ６１が閉状態の時には、バネ６５によりピストン６２が押し下げられ、閉ストッパー６３に押し当てられる。
【００３８】
パージガスが供給されピストン６２が押し上げられたときには、ケーシング６０の上部に設けられたエアー抜き６６を通して上部空間のエアーが押し出される。ピストン６２の可動域を制限するため、上部には開ストッパー６４が設けられている。
【００３９】
ピストン６２が押し下げられ、可動フタ６１が閉状態の時には、押し当て機構６８により可動フタ６１が出力結合鏡１０１の保持機構側に押し付けられ、隙間が生じないように密着させられる。
【００４０】
本実施形態では、押し当て機構６８としてボールプランジャーと呼ばれる部品を使用し、バネ圧でボールを突き出すようにしている。可動フタ６１が押し下げられると、ボールによる滑りでスムーズに停止位置まで移動が可能である。停止位置まで下りた状態ではボールプランジャーに組み込まれたバネによって出力結合鏡１０１の保持機構側に押し付けられ、隙間の発生を防止する。
【００４１】
可動フタ６１が開状態になったときの検出のため、検出スイッチ６９が設けられる。実施形態では検出スイッチ６９としてフォトマイクロスイッチを使用した。フォトマイクロスイッチの検出用に、可動フタ６１にはフォトマイクロスイッチの検出物体としての小片が取り付けられる。
【００４２】
バネ６５は、自由長１００ｍｍ、外径２０．５ｍｍ、内径１３．５ｍｍのコイルスプリングを用いた。閉時の与圧として２０ｍｍ圧縮され、３３．３Ｎ（３．４ｋｇ）が掛けられている。この与圧と押し当て機構６８により、さらに密着性が保証される。
【００４３】
図３は、本発明による自動開閉機構の詳細図であり、パージガスを動力源とし、オン状態を検出するスイッチ機能を有した実施形態の開状態を示している。図３において、図面内の符号は図２と共通である。
【００４４】
可動フタ６１が開状態になったため、可動フタ６１に取り付けられた小片が、フォトマイクロスイッチの検出位置に達し、検出スイッチ６９が作動する。検出スイッチ６９は、インターロックのための圧力スイッチの作用を有する。したがって、本実施形態の場合には、圧力スイッチ２０１が不要となる。
【００４５】
本実施形態では、開状態のピストン６２のストロークを４０ｍｍとした。バネ６５は、密着長２５ｍｍであるが、最大圧縮時４０ｍｍであり、バネ荷重は、１００Ｎ（１０．２ｋｇ）となる。
【００４６】
ピストン６２は、バネ荷重より大きい揚力を得るため外径３０ｍｍとし、可動フタ６１との連結棒外径１０ｍｍの面積分を差し引いた６．２８平方センチメートルの寸法とした。パージガスの圧力は、圧力スイッチ２０１部分で０．２ＭＰａであり、ピストン６２には、１２３Ｎ（１２．６ｋｇ）が掛けられる。
【００４７】
開状態のピストン６２は、開ストッパー６４に押し当てられて開位置を規制される。
【００４８】
（実施の形態２）
図４は、本発明による第２の自動開閉機構の詳細図であり、ロータリーソレノイドを動力源とし、オン状態を検出するスイッチ機能を有した実施形態の開状態を示している。
【００４９】
図４において、７０はケーシング、７１はロータリーソレノイド、７２はアーム、７３は可動フタ、６８は押し当て機構、６９は検出スイッチであり、５１は光路カバーの内径を示している。
【００５０】
ケーシング７０には、ロータリーソレノイド７１が設けられアーム７２の先端に可動フタ７３が設けられている。開状態を検出する検出スイッチ６９が設けられ、誤動作で閉状態のままレーザ発振が行われないようにインターロックが掛けられる。
【００５１】
本実施形態では、パージガスでの駆動ではないため、パージガスが供給されていないときのインターロックとしての圧力スイッチ２０１は省略することはできない。
【００５２】
従来のレーザ発振器においてパージガスの圧力設定は、０．２ＭＰａに設定されているが、低ガス圧化が可能となる。
【００５３】
図４は、開状態を示した図であるが、閉状態になったときには、押し当て機構６８によって可動フタ７３が出力結合鏡１０１の保持機構側に押し付けられ、隙間が生じないように密着させられる。
【００５４】
本実施形態では、可動フタ７３が回転式の移動になるが、押し当て機構６８の動きは、基本的に実施の形態１と同様である。
【００５５】
以上のように構成することで本発明に依れば、以下の効果が得られる。
【００５６】
自動開閉機構を設けることによりレーザ発振器を使用しない時間は、開閉機構を閉じて、パージガスの供給を不要とした。このため、パージガスの使用量を減らすことができ、年間１７２８立方メートルを節約できた。節約量は、夜間停止時１２時間×２４０日と休日２４時間×１２０日に毎分５リットルの使用量を掛けて計算した量である。
【００５７】
また、従来用いていた遮蔽板を着脱する手間が不要になり、着脱による人為的事故の可能性をなくすことが可能となった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明にかかるレーザ発振器は、自動開閉機構を設けることによりレーザ発振器を使用しない時間は、開閉機構を閉じて、パージガスの供給を不要としてパージガスの使用量を減らすことができるとともに、従来用いていた遮蔽板を着脱する手間が不要としたものであり、産業用に使用するレーザ発振器の出力鏡の汚染による破損を防止するための自動開閉機構を有するレーザ発振器等において有用である。
【符号の説明】
【００５９】
１    光学共振器
２    循環ポンプ
３    循環回路
４    ハウジング
５    シャッター
６    自動開閉機構
２０    外部のエアー供給源
４１    開口
５１    光路カバー
５２    遮蔽板
６０    ケーシング
６１    可動フタ
６２    ピストン
６３    閉ストッパー
６４    開ストッパー
６５    バネ
６６    エアー抜き
６７    エアー供給口
６８    押し当て機構
６９    検出スイッチ
７０    ケーシング
７１    ロータリーソレノイド
７２    アーム
７３    可動フタ
１０１    出力結合鏡
１０２    終段鏡
２０１    圧力スイッチ
２０２    エアー配管
【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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