(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザガスを内部に流し、電源に接続した電極によってレーザガスを放電励起する放電管と、前記放電管に接続されてレーザガスを循環するための配管経路と、前記配管経路に設けられて前記レーザガスを循環させる送風機とからなる循環路を少なくとも一対備え、前記一対の送風機の吸入側間を連通する吸入側配管を有し、前記一対の循環路とは別に前記一対の送風機の排出側間を連通する排出側配管を設けたガスレーザ発振装置。
【請求項２】
吸入側配管は、一対の放電管間を連通するものである請求項１記載のガスレーザ発振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はガスレーザ発振装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
以下に従来のガスレーザ発振装置について説明する。図３は従来のガスレーザ発振装置を示すものである。図３において、ｌａ、１ｂは送風機、２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄは放電管、３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは放電管２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの近辺に設置した電極である。５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄは電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄにそれぞれ接続した高電圧電源、６は放電空間である。７は全反射鏡、８は部分透過鏡であり、光共振器を構成する。９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄは熱交換器、１０は部分透過鏡８から取り出されるレーザビーム、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅはレーザガス配管、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄはレーザガス、１３は真空ポンプ、１４はレーザガスボンベ、１５は排出流量調整器、１６は供給流量調整器、１７は制御部、１８は信号線、１９は圧力検出器である。
【０００３】
以上のように構成されたガスレーザ発振装置について、その動作を説明する。送風機１ａ、１ｂによりレーザガス配管１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄを通し、放電管２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄにレーザガス１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄを強制的に循環させる。このとき送風機１ａから排出されたレーザガス１２ａ、１２ｂはレーザガス配管１１ａ、１１ｂを通過して放電管２ａ、２ｂに流れ、送風機１ｂから排出されたレーザガス１２ｃ、１２ｄはレーザガス配管１１ｃ、１１ｄを通過して放電管２ｃ、２ｄにそれぞれ流れている。送風器１ａ、１ｂの配管経路は放電管２ｂ、２ｃの電極４ｂ、３ｃ側に設けられた配管１１ｅで接続され、放電管２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ内の圧力を等しくさせる構造としている。
【０００４】
電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄは放電管２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの近辺のレーザガス循環系内部に設置されており、このとき高電圧電源５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄに接続された電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄから放電空間６に高電圧がそれぞれ印加され放電管２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄの内部にグロー放電を発生させる。
【０００５】
レーザガス１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄは送風機１ａ、１ｂから圧縮されて排出され高温となっているため送風機１ａ、１ｂの下流側に配置された熱交換器９ｂ、９ｄにより冷却されている。また放電空間６を通過した後のレーザガス１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄも放電エネルギが印加され高温になるため同様に熱交換器９ａ、９ｃによって冷却されている。
【０００６】
グロー放電により励起されたレーザガス１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄはレーザ発振し全反射鏡７および部分透過鏡８の間をレーザビームが往復しながら増幅され共振状態となる。この共振状態から全反射鏡７、部分透過鏡８間のレーザビームの一部が部分透過鏡８よりレーザビーム１０として共振器外部へ取り出される。このレーザビーム１０が金属切断、溶接などの加工に用いられる。
【０００７】
レーザガス１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄはその一部が排出流量調整器１５を通じ真空ポンプ１３によってレーザ発振装置外部へ取り出され廃棄される。廃棄されたレーザガスと同量の新しいレーザガスをボンベ１４から供給流量調整器１６を通してガスレーザ発振装置内部へ供給することにより内部圧力が一定になるよう維持している。内部圧力は圧力検出器１９によって検出され、信号が制御部１７に送られる。制御部１７内においてあらかじめ設定されている圧力となるように供給流量調整器１５、排出流量調整器１６の両者または片方を制御している。
【０００８】
このようなガスレーザ発振装置では、全反射鏡７と部分透過鏡８の間にてレーザビームが発生するので、この軸上には部品を配置できず全反射鏡７と部分透過鏡８の間を空間として確保する必要があった。そのため軸上に配置されている放電管２ｂ、２ｃ間も必然的に空間的に接続されており、そのことが結果的にレーザガス配管１１ｅで接続される構造となっていた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の構成では放電管２ａ、２ｂと２ｃ、２ｄにそれぞれ流れるレーザガス１２ａ、１２ｂと１２ｃ、１２ｄの流量に差が生じるといった問題が存在した。
【００１０】
放電管２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ内を流れるレーザガス流量は送風機１ａ、１ｂの吸入側と排出側の差圧によって決定される。従来例のガスレーザ発振装置においては送風機１ａと１ｂの吸入側はＴ字配管により互いを接続した後に圧力検出器１９に接続されている。このため送風機１ａ、１ｂの吸入側は直接接続されているので、レーザガス圧力はほぼ同等となっていた。しかし送風機１ａ、１ｂの排出側近辺では配管を接続する構造とはなっておらず、そのため送風機１ａ、１ｂの排出部におけるレーザガス圧力は個体差によるばらつきなどの要因により異なっていた。放電管２ｂ、２ｃ間はレーザガス配管１１ｅで接続されているものの、送風機１ａ、１ｂの排出部からはレーザガス配管１１ｂ、１１ｃを介在させ離れた位置に配置されているため送風機１ａ、１ｂの排出部のレーザガス圧力を同等にするまでの効果は得られなかった。
【００１１】
このように吸入側の圧力は等しくても排出側の圧力が異なるため、送風機１ａ、１ｂの差圧に違いが生じていた。この差圧の違いにより送風機１ａ、１ｂの排出するレーザガス流量が同等とならず、放電管２ａ、２ｂと２ｃ、２ｄにそれぞれ流れるレーザガス１２ａ、１２ｂと１２ｃ、１２ｄの流量に差を生じることとなっていた。各放電管内を流れるレーザガス流量に差が生じていると、レーザ出力が不安定となる現象を発生する。通常のガスレーザ発振装置において各放電管に印加される高電圧、電流は同等となるように制御されている。これは印加される高電圧に大きな差があると、本来放電すべき放電空間６以外の個所で放電が発生してしまうという問題を防止するためである。各放電管にはほぼ同等の高電圧、電流が加えられることとなるが、このときレーザガス流量が少ないと熱容量が小さいためレーザガスの温度上昇を起こし、レーザ発振に必要な負温度分布状態が崩れレーザ出力の低下を引き起こしやすくなっていた。特にガスレーザ発振装置を長期間使用すると、電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ、４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄの磨耗、全反射鏡７、部分透過鏡８の反射率低下などの消耗品の経時劣化が進んでくる。消耗品の劣化によるレーザ出力の低下分を補うため、放電管に加える電流を増大させた場合に、前記の理由によりレーザガス流量の少ない放電管は逆にレーザ出力を低下させることとなっていた。
【００１２】
このような原因によりレーザ出力の低下が発生すると、金属切断においてその良好な切断が不可能になるなど加工に悪影響を及ぼす。レーザ出力を安定して維持することは金属切断、溶接などの加工を行ううえにおいて重要な要素であり、その出力の低下は加工品の品質を低下させ不良を発生する原因となっていた。
【００１３】
ガスレーザ発振装置を使用するユーザからはより長期間、安定した加工品質を維持したいという要望があるが、従来のガスレーザ発振装置では上記の理由から実現することが困難であった。
【００１４】
本発明は、上記従来の問題点を解決するもので長期間、安定した加工品質を維持することが可能なガスレーザ発振装置を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載のガスレーザ発振装置は、レーザガスを内部に流し、電源に接続した電極によってレーザガスを放電励起する放電管と、前記放電管に接続されてレーザガスを循環するための配管経路と、前記配管経路に設けられて前記レーザガスを循環させる送風機とからなる循環路を少なくとも一対備え、前記一対の送風機の吸入側間を連通する吸入側配管を有し、前記一対の循環路とは別に前記一対の送風機の排出側間を連通する排出側配管を設けたものである。
【００１６】
請求項１記載のガスレーザ発振装置によれば、一対の循環経路の送風機の吸入側と排出側の差圧に違いがなくなり、レーザガス流量が同等となるため、レーザ出力を安定化でき、送風機の差圧が等しくない場合の使用時間に対するレーザ出力の低下を抑制することが可能となり、高品質の加工性能を長期間維持できるガスレーザ発振装置を実現できる優れた効果を奏するものである。
【００１７】
請求項２記載のガスレーザ発振装置は、請求項１において、吸入側配管が、一対の放電管間を連通するものである。
【００１８】
請求項２記載のガスレーザ発振装置によれば、請求項１と同様な効果がある。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図１を参照しながらその動作を説明する。図３に示す従来例と同じ構成の部分については説明を省略する。
【００２０】
図１において、図３との相違点として、本発明では送風機１ａ、１ｂの排出部をレーザガス配管１１ｆで接続する構成を有している。排出部同士を直接接続しているため、両者のレーザガス圧力を同じにすることが可能となっている。吸入部の圧力はもともと同じであるから、２台の送風機１ａ、１ｂの吸入、排出間の差圧は等しくなるため送風機１ａ、１ｂの排出するレーザガス流量が同等となる。各放電管２ａ〜２ｄのレーザガス流が同じであるため、印加する高電圧、電流は全ての放電管の負温度分布を崩さないしきい値レベルまで上げることができ、効率よく安定したレーザ出力を取り出すことができる。
【００２１】
図２はガスレーザ発振装置の使用時間に対するレーザ出力の変化を表したものである。例として出力２ｋｗのガスレーザ発振装置を取り上げている。曲線Ａは従来例、曲線Ｂは本発明の実施例である。図２から分かるように、従来例曲線Ａは１０００時間を経過したあたりからレーザ出力が低下し始めているが、本発明の実施例曲線Ａでは３０００時間を経過してもレーザ出力の低下はほとんど見られない。従来例ではレーザ出力の低下が早いため短期間で加工品質の悪化を招いていた。これに対し本発明例では使用時間に対するレーザ出力の低下率を従来例より減少しているため、長期間にわたって高品質の加工性能を維持することが可能となる。
【００２２】
なお、本発明において、送風機は各配管経路について２台以上でもよく、また放電管および配管経路からなる循環経路も２以上でもよい。
【００２３】
【発明の効果】
請求項１記載のガスレーザ発振装置によれば、一対の循環経路の送風機の吸入側と排出側の差圧に違いがなくなり、レーザガス流量が同等となるため、レーザ出力を安定化でき、送風機の差圧が等しくない場合の使用時間に対するレーザ出力の低下を抑制することが可能となり、高品質の加工性能を長期間維持できるガスレーザ発振装置を実現できる優れた効果を奏するものである。
【００２４】
請求項２記載のガスレーザ発振装置によれば、請求項１と同様な効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態のガスレーザ発振装置の構成図である。
【図２】ガスレーザ発振装置の使用時間とレーザ出力の相関図である。
【図３】従来例のガスレーザ発振装置の構成図である。
【符号の説明】
１ａ    送風機
１ｂ    送風機
２ａ    放電管
２ｂ    放電管
２ｃ    放電管
２ｄ    放電管
３ａ    電極
３ｂ    電極
３ｃ    電極
３ｄ    電極
４ａ    電極
４ｂ    電極
４ｃ    電極
４ｄ    電極
５ａ    高電圧電源
５ｂ    高電圧電源
５ｃ    高電圧電源
５ｄ    高電圧電源
６    放電空間
７    全反射鏡
８    部分反射鏡
９ａ    熱交換器
９ｂ    熱交換器
９ｃ    熱交換器
９ｄ    熱交換器
１０    レーザビーム
１１ａ    レーザガス配管
１１ｂ    レーザガス配管
１１ｃ    レーザガス配管
１１ｄ    レーザガス配管
１１ｅ    レーザガス配管
１２ａ    レーザガス
１２ｂ    レーザガス
１２ｃ    レーザガス
１２ｄ    レーザガス
１３    真空ポンプ
１４    レーザガスボンベ
１５    供給流量調整器
１６    排出流量調整器
１７    制御部
１８    信号線
１９    出力検出器
【図１】
0003986746.tif 000002
【図２】
0003986746.tif 000003
【図３】
0003986746.tif 000004