(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に陰極と陽極を設け、前記陽極側に接続した連結管を通してレーザ媒質を導入する放電管を有し、前記連結管を屈曲した形状にして前記陽極を高電位とし、前記陰極を低電位とし、前記陰極を保持する保持部材と前記陰極を絶縁するとともに、陰極とアース電位間に抵抗を設け、前記抵抗の両端の電圧を、前記放電管に流れる放電電流に対応した信号として検知するレーザ発振装置。
【請求項２】
前記放電管内の圧力を１００〜２００Ｔｏｒｒとし、前記陰極の電位を５Ｖ以下とし、陰極の形状を管状とし、この陰極に接続した電流検出棒の外周をＯリングにより保持した請求項１記載のレーザ発振装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は放電管に流れる放電電流の検出を行うガスレーザ発振装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガスレーザ発振装置は一般的に図３に示すように、レーザ媒質２を封入した放電管１、放電管１の両端の陽極３・陰極４、および反射鏡５・部分反射鏡６により構成される。
【０００３】
放電管１の両端の陽極３と陰極４の間には高電圧が印加されそれらの間の放電により、レーザ媒質２が励起され再度安定状態に戻る際にレーザ光を誘導放出し、反射鏡５と部分反射鏡６の間で反射を繰り返した後、部分反射鏡６からその一部がレーザ光７として外部に取り出される。
【０００４】
取り出されたレーザ光７は、通常複数の反射鏡により集光レンズに導かれそれにより１点に集光されることによりきわめて高いエネルギー密度となり、金属その他の被加工材料に照射して切断あるいは溶接等の施工が行われる。
【０００５】
レーザ加工の加工品質は、主としてレーザ出力により決定される。
【０００６】
すなわち、各々の被加工材質とその板厚および加工速度により最適なレーザ出力が存在するためで、レーザ出力が高すぎても低すぎても良好な加工はできない。
【０００７】
レーザ出力を制御するためには、通常放電管１に流れる放電電流を制御することにより実現される。
【０００８】
この放電電流制御は、放電管に流れる放電電流を検出して行われるが、その検出方式は、たとえば、陽極とアース間に接続された抵抗両端の電圧を検出して電流値に換算する方式や、あるいは電流検出器を用いる方式等により行われてきた。
【０００９】
このように、陽極３とアース間に抵抗（５〜５０Ω）を接続して、その両端の電圧を測定することにより放電管１に流れる電流を検出して、電流制御を行う方式について説明する。
【００１０】
この場合、放電管１内を流れる電流は５〜１００ｍＡ程度であるから、陽極３の電位は５Ｖ以下であり、対する陰極４の電位は１０〜５０ｋＶの高電圧である。通常、陽極３の下部には圧力室１０が設けられており、レーザ媒質２は圧力室１０から陽極３に接続された連結管８を通過して放電管１に導入される。
【００１１】
陽極３を高電圧にすると、圧力室１０と陽極３間の絶縁距離確保の必要があるため連結管８を長くする必要があり、スペースを小さくする等の目的から陰極４を高電圧、陽極３を低電位としてきた。
【００１２】
この方式の場合、陰極４よりガスの下流側をガラス等の絶縁材料で構成する必要がある。この場合、長期の使用により、陰極４の酸化被膜等が剥離してガラス等絶縁材料の内面に付着して絶縁性を劣化させるため、陰極４とアース間の絶縁が破壊され、異常放電を引き起こしたりして安定したレーザ出力を得ることができない。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記説明のように、従来の陽極とアース間に接続された抵抗の両端の電圧を検出する方式では、陰極に高電圧を印加する必要があるため、陰極よりガスの下流側をガラス等の絶縁材料で構成する必要があった。
【００１４】
この場合、長期の使用により、放電電極の酸化被膜等が剥離してガラス等絶縁材料の内面に付着して絶縁性を劣化させるため、異常放電を引き起こしたりして安定したレーザ出力を得ることができなかった。
【００１５】
また、それを避けるため陰極をアース電位、陽極を高電圧として、陽極〜アース間に電流検出器を設置する方式では、電流検出器自体極めて高価である上に、それをアース電位部から絶縁する必要があるため電気絶縁油等に浸して設置することが必要で、そのための費用とスペースが必要となっていた。
【００１６】
また、電流検出器は、温度変化や長期使用によりその特性が変化して検出安定性に欠けるという問題があった。
【００１７】
このようにいずれの方式を採っても、長期に安定した電流検出による正しい放電電流制御を行うことができず、安定したレーザ出力による長期安定加工を得ることができなかった。
【００１８】
このため、安価でかつ信頼性の高い電流検出の具体的手法が求められていた。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は上述のごとき問題点を鑑みてなされたものであり、内部に陰極と陽極を設け、前記陽極側に接続した連結管を通してレーザ媒質を導入する放電管を有し、前記連結管を屈曲した形状にして前記陽極を高電位とし、前記陰極を低電位とし、前記陰極を保持する保持部材と前記陰極を絶縁するとともに、陰極とアース電位間に抵抗を設け、前記抵抗の両端の電圧を、前記放電管に流れる放電電流に対応した信号として検知するものである。
【００２０】
また、上述した発明に、前記放電管内の圧力を１００〜２００Ｔｏｒｒとし、前記陰極の電位を５Ｖ以下とし、陰極の形状を管状とし、この陰極に接続した電流検出棒の外周をＯリングにより保持したものである。
【００２１】
【発明の実施の形態】
上記構成によれば、放電管の陰極をアース電位に極力近づけ、その周辺の保持部材（アース電位）と陰極を電気的に絶縁するとともに、陰極から外部へ電気的に接続された端子とアース電位間に挿入された抵抗の両端の電圧を検出することにより、放電管に流れる放電電流を検知し、安定した放電電流制御を行うことができる。
【００２２】
また、放電管内の陰極から外部への電気的接続に、外周をＯリングにより保持された電流検出棒を用いることにより、大気と真空部位の遮断と周辺部材との電気的絶縁を簡単でかつ安価な方法で実現できる。
（実施の形態）
以下に本発明の実施の形態を図によって説明する。
【００２３】
図１は図３で説明したレーザ発振装置における本実施の形態における特徴部分の構成図で、また図２はその要部の構成図である。
【００２４】
まずレーザ発振装置の概略構成については、従来のものとほぼ同じ構成となっていて、図３を用いて再度説明する。
【００２５】
レーザ発振装置は一般的に図３に示すように、レーザ媒質２を循環させる送風機１２、熱交換機１４、放電管１、放電管１の両端の陽極３・陰極４、および反射鏡５・部分反射鏡６により構成される。放電管１の両端の陽極３と陰極４には直流高電圧電源９が接続されており、１０〜５０ＫＶの高電圧が印加されそれらの間の放電により、レーザ媒質２が励起された後再度安定状態に戻る際にレーザ光を誘導放出し、反射鏡５と部分反射鏡６の間で反射を繰り返した後、部分反射鏡６からその一部がレーザ光７として外部に取り出される。
【００２６】
取り出されたレーザ光７は、通常複数の反射鏡により集光レンズに導かれそれにより１点に集光されることによりきわめて高いエネルギー密度となり、金属その他の被加工材料に照射して切断あるいは溶接等の施工が行われる。
【００２７】
このような構成において、連結管８を屈曲した形状にすると、連結管８が長くてもスペースを大きくとることなく、圧力室１０と陽極３の間の絶縁距離を確保して陽極３を高電圧、陰極４を低電位とし、陰極４とアース間に接続された抵抗１３により放電管１に流れる電流を検出できる。
【００２８】
これにより、上述のような長期使用における絶縁劣化によるレーザ出力の不安定要因を取り除くことができる。
【００２９】
すなわち、長期使用により陰極４の酸化被膜の粉末が剥離しても、それらが高温である間が付着しやすいため、すぐ下流のブロック１１やレーザ媒質２が熱交換機１４により冷却されるまでの間のアース電位部品内に付着する。
【００３０】
これらは、元々アース電位であるためその付着により電気的に性質を変えることがないため、長期に安定した放電を得ることができる。
【００３１】
また、連結管８を流れるレーザ媒質２は熱交換器１４により十分に冷却されたものであり、その内面に陰極４の酸化被膜等の粉末が付着することは少ない。
【００３２】
したがって、長期の使用においても、陽極３と圧力室１０の間の絶縁が劣化することなく、常に良好な放電と安定したレーザ出力を得ることができる。
【００３３】
次に図２を用いて、本実施の形態例における陰極周辺の電流検出部を説明する。
【００３４】
陰極４は、周囲の金属部に接触することがないよう絶縁材料からなる保持部材４ａを介して保持されるとともに、電流検出棒２１が接合されている。
【００３５】
電流検出棒２１には電流検出線２３が接続され、その先端にはアース電位部との間に抵抗１３が接続されている。
【００３６】
放電管１を流れる電流は抵抗１３の両端の電圧を検出することにより検出可能となる。
【００３７】
放電管１および陰極４周辺は、通常１００〜２００Ｔｏｒｒの真空圧に維持されており、周辺からの大気の侵入があると真空圧を維持できないばかりでなく、レーザ媒質２の組成が微妙に変化しグロー放電の維持およびレーザ発振の安定が損なわれる。
【００３８】
したがって、外部に延伸される電流検出棒２１の部分をも大気の侵入がないよう厳重にシールする必要がある。
【００３９】
また、周囲の金属部と接触すると抵抗１３に電流が流れないため本来の電流検出機能を果たすことができない。
【００４０】
このため、電気的絶縁を維持するとともにかつ周囲からの大気の侵入を防止するような、電流検出棒２１の保持方法が必要となる。
【００４１】
放電管１内を流れる電流は通常５〜１００ｍＡ程度で、また電流検出抵抗する抵抗１３の抵抗値は５〜５０Ω程度である。
【００４２】
したがって、陰極４の電位は５Ｖ以下であり、１００〜２００Ｔｏｒｒのもとで必要な空間絶縁距離は０．５ｍｍ以下である。
【００４３】
そこで、樹脂・セラミクス等の絶縁材料により電流検出棒２１の周りを絶縁せずとも、空間絶縁距離０．５ｍｍを必ず確保する手法を用いれば、目的を達成することができる。
【００４４】
本実施の形態では、検出棒２１の周囲にＯリング２２を配置することにより、陰極４の周辺を大気から遮断するとともに、電流検出棒２１の周囲に空間絶縁距離を確実に確保するものであり、安価でかつ信頼性が高く長期に安定した具体的電流検出手段を提供するものである。
【００４５】
【発明の効果】
本発明により、安価でかつ長期にわたって信頼性が高い電流検出が可能となり、放電管内電流制御とレーザ出力を長期に安定させ、より信頼性の高いレーザ加工が可能なレーザ発振装置を提供することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のレーザ発振装置における一実施の形態における特徴部分の構成図
【図２】本発明のレーザ発振装置における一実施の形態における要部の構成図
【図３】レーザ発振装置の概要を示す構成図
【符号の説明】
１      放電管
２      レーザ媒質
３      陽極
４      陰極
５      反射鏡
６      部分反射鏡
７      レーザ光
８      連結管
９      直流高電圧電源
１０    圧力室
１１    ブロック
１２    送風機
１３    抵抗
１４    熱交換器
２１    電流検出棒
２２    Ｏリング
２３    電流検出線
【図１】
0003858604.tif 000002
【図２】
0003858604.tif 000003
【図３】
0003858604.tif 000004