(57)【要約】【課題】ガスレーザ発振装置において、長期使用時における発振装置の部品劣化による出力低下抑制が大きな課題となっていた。【解決手段】ガスレーザ発振器のレーザガス供給排出量を検出するレーザガス供給排出量検出器と、放電入力を検出する放電入力検出器と、レーザ出力を検出するレーザ出力検出器と、検出された放電入力とレーザ出力を入力してガスレーザ発振器の入出力特性を演算し、あらかじめ設定した基準特性と比較する比較装置と、比較装置の出力に応じてレーザガス供給装置および排気装置を制御して最適なレーザガス供給排出量を得ることができる制御装置を設けた。【選択図】図１
2013026302.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザガスを満したレーザ放電管と、前記レーザガスに放電エネルギを供給する高電圧電源装置と、レーザ放電管内のレーザガスを排出するレーザガス排気装置と、レーザ放電管内に新しいレーザガスを供給するレーザガス供給装置とを備えたガスレーザ発振装置であって、
ガスレーザ発振器のレーザガス供給排出量を検出するレーザガス供給排出量検出器と、放電入力を検出する放電入力検出器と、レーザ出力を検出するレーザ出力検出器と、レーザガス供給排出量を検出するレーザガス供給排出量検出器と、前記検出された放電入力とレーザ出力を入力して前記ガスレーザ発振器の入出力特性を演算し、あらかじめ設定した基準特性と比較する比較装置と、前記比較装置の出力に応じて前記レーザガス供給装置および前記レーザガス排気装置を制御する制御装置と
を備えたガスレーザ発振装置。
【請求項２】
前記制御装置が、算出された入出力特性が劣化ガス割合の限界基準特性を超えたときは、レーザガス供給装置と排気装置との連動運転により、レーザガス供給排出量を増大させ、正常基準特性に回復した時点で、供給排出量の増大を停止し、再び供給排出量を一定に制御する請求項１記載のガスレーザ発振装置。
【請求項３】
請求項１または２のいずれかに記載のガスレーザ発振装置を具備したことを特徴とするレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は主として板金切断用途に用いられる高出力のガスレーザ発振装置およびレーザ加工機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のガスレーザ発振装置を図４に沿って説明する。
【０００３】
誘電体よりなるレーザ放電管９０１内にはレーザガス９０２が充填あるいは循環している。レーザ放電管９０１周辺に設けられた電極９０３、９０４に接続された高電圧電源装置９０５は、レーザ放電管９０１内に放電９０６を発生させる。放電９０６によりレーザガス９０２は励起され、全反射鏡９０７および部分反射鏡９０８間にレーザビームが発生し、その一部が部分反射鏡９０８を通って外にレーザビーム９０９として出力される。
【０００４】
このレーザ放電管９０１の周辺には、ガス供給排出制御装置９１０に接続されたレーザガス排出口９１１およびレーザガス供給口９１２が設けられており、放電９０６により劣化したレーザガスの一部はレーザガス排出口９１１より常時、一定量排出され、かつ排出されたレーザガスと等量の新しいレーザガスがレーザガス供給口９１２より常時供給されるように制御されている。
【０００５】
しかるに、ガスレーザ発振装置は、安定した放電を行い、安定したレーザ出力を得るためには、外部の大気中からレーザガス中に不純物が混入することを極力防ぐ必要がある。したがって、通常ガスレーザ発振装置は、外部の大気とは隔離された密封構造となっている。
【０００６】
なお、停止期間中にガス循環経路内壁に吸着した水分を除去するために起動後の一定時間放電をすることで熱を加え、一定時間レーザガスの消費量を５倍程度に増加させて良好なレーザ発振を行うものもあった（例えば、特許文献１を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−５６２２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来のレーザ発振装置においては、レーザガス供給排出量が常に一定に設定されているため、レーザ発振装置内を構成する部品の劣化によって入出力特性が一定の水準まで低下した時点で、レーザ発振装置のメンテナンスを実施しなければならない。一般的にガスレーザ発振装置は運転時間５万時間以上使用されるが、例えば、全反射鏡や部分透過型反射鏡は４千時間程度で新品への交換がなされる。
【０００９】
すなわち、長期使用時における発振装置の部品劣化による出力低下抑制が大きな課題となっていた。
【００１０】
本発明はレーザ発振装置の状態によって、レーザガスの供給排出量を最適化し、レーザ発振装置のメンテナンス期間を長期間とする、合理的なガスレーザ発振装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記課題を解決するために、本発明のガスレーザ発振器は、レーザガスを満したレーザ放電管と、前記レーザガスに放電エネルギを供給する高電圧電源装置と、レーザ放電管内のレーザガスを排出するレーザガス排気装置と、レーザ放電管内に新しいレーザガスを供給するレーザガス供給装置とを備えたガスレーザ発振装置であって、ガスレーザ発振器のレーザガス供給排出量を検出するレーザガス供給排出量検出器と、放電入力を検出する放電入力検出器と、レーザ出力を検出するレーザ出力検出器と、前記検出された放電入力とレーザ出力を入力して前記ガスレーザ発振器の入出力特性を演算し、あらかじめ設定した基準特性と比較する比較装置と、前記比較装置の出力に応じて前記レーザガス供給装置および前記レーザガス排気装置を制御する制御装置を備えている。この構成により、発振器構成部品劣化によるレーザ出力の低下を抑制するものである。
【発明の効果】
【００１２】
以上のよう構成することで、本発明のガスレーザ発振器は、レーザ発振装置運転中のレーザガス供給排出量を最適化することにより、レーザガスの利用率を向上させ、且つ、発振器構成部品劣化によるレーザ出力低下を抑制し、メンテナンス期間を長期間とすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態の一例の構成を示すブロック図
【図２】レーザ発振装置の入出力特性の一例を示すグラフ
【図３】本発明のガスレーザ発振装置を用いたレーザ加工機の構成図
【図４】従来技術に係るガスレーザ発振装置の構成図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の一実施例を図１に示す。
【００１５】
図１において、レーザ発振部１０１は圧力センサ１０４で検出される発振部内のレーザガスの圧力を、予め設定された運転圧力になるように、制御装置１１０からの指令でレーザガス供給弁１０９、レーザガス排気弁１０５が開閉され、レーザガスの供給排出量を一定に保たれている。
【００１６】
この状態で高電圧電源装置１１１からレーザ発振部１０１に放電入力が与えられると、レーザ発振が生じ、レーザ発振部１０１内に充填されたレーザガスは徐々に劣化する。このとき、劣化したレーザガスの一部はレーザガス排気装置１０３を介して排気されるが、一部は発振器内を循環する。そのため、レーザ発振装置運転中は常にある割合で、劣化したレーザガスの一部が循環している状態になっている。
【００１７】
循環する劣化ガスの割合は次のようにして判定される。すなわち放電入力検出器１０６で検出された放電電流とレーザ出力検出器１０７で検出されたレーザ出力は比較装置１０８に入力され、ここで入出力特性が演算され、あらかじめ設定された基準特性すなわち最適なレーザガス供給量における入出力特性Ｆ１および循環する劣化ガス割合の限界の入出力特性Ｆ２と比較される。
【００１８】
循環する劣化ガスの割合が限界を超えると、新鮮なレーザガスの供給量を増大させ、発振部内を循環する劣化したレーザガスを徐々に希釈して、劣化ガスの割合を低下させる。
【００１９】
この時、発振部内のガス圧力を一定に保つためにレーザガスの供給とバランスさせながら排気を行う。
【００２０】
この場合、レーザガス排気装置１０３による排気量をレーザガス供給装置１０２からの供給量と一致させるために、圧力センサ１０４で検出した発振部内圧力が運転圧力となるように制御装置１１０を介してレーザガス排気弁１０５の開閉操作を行う。
【００２１】
また、レーザガス供給排出量検出器１１２によってレーザガス排出量は監視されており、レーザ出力が入出力特性Ｆ１まで回復した時点での排出量を制御装置１１０に記憶させるとともに、レーザガスの供給排気量の増大を止め、再び、制御装置に新たに記憶された一定のレーザガス供給排出量で継続運転を行う。
【００２２】
このように２つの運転モードを繰返すサイクル運転を行うことにより、レーザ発振装置の状態に応じた最適なガス消費量で運転することが可能で、従来のレーザ発振器に比べて発振器を構成する反射鏡等のメンテナンス期間を長期間とすることができる。
【００２３】
次に、図３は本発明の実施の形態におけるガスレーザ加工機の構成図である。本発明のガスレーザ発振装置１１３より出力されたレーザビーム１１４を反射ミラー１１５によりトーチ１１６内部に具備された集光レンズ１１７まで誘導し、集光レンズ１１７により集光されたレーザビーム１１８を加工ワーク１１９に照射し、切断、溶接などの用途に用いている。
【００２４】
加工ワーク１１９はテーブル１２０に搭載されており、動力１２１や動力１２２により集光レンズ１１７を移動させることにより、加工ワーク１１９を任意の形状に加工している。図３では集光レンズ１１７を動力１２１や動力１２２により移動させているが、テーブル１２０側に動力１２１や動力１２２を接続して移動させても同様の効果を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明によるガスレーザ発振装置およびガスレーザ加工機は、レーザガスを効率的に利用することができ、且つ反射鏡等の発振器構成部品の定期点検、交換費用が大幅に抑制する事ができ、ランニングコストを抑えたガスレーザ発振装置およびガスレーザ加工機として有用である。
【符号の説明】
【００２６】
１０１    レーザ発振部
１０２    レーザガス供給装置
１０３    レーザガス排気装置
１０４    圧力センサ
１０５    レーザガス排気弁
１０６    放電入力検出器
１０７    レーザ出力検出器
１０８    比較装置
１０９    レーザガス供給弁
１１０    制御装置
１１１    高電圧電源装置
１１２    レーザガス供給排出量検出器
１１３    ガスレーザ発振装置
１１４    レーザビーム
１１５    反射ミラー
１１６    トーチ
１１７    集光レンズ
１１８    集光されたレーザビーム
１１９    加工ワーク
１２０    テーブル
１２１    動力
１２２    動力
９０１    レーザ放電管
９０２    レーザガス
９０３    電極
９０４    電極
９０５    高電圧電源装置
９０６    放電
９０７    全反射鏡
９０８    部分反射鏡
９０９    レーザビーム
９１０    ガス供給排出制御装置
９１１    レーザガス排出口
９１２    レーザガス供給口
【図１】
2013026302.tif 000003
【図２】
2013026302.tif 000004
【図３】
2013026302.tif 000005
【図４】
2013026302.tif 000006