DE3136231C2

DE3136231C2 - Gaslaser, insbesondere CO↓2↓-Gastransportlaser

Info

Publication number: DE3136231C2
Application number: DE3136231A
Authority: DE
Inventors: Horst 6233 Kelkheim Herbrich; Rainer Dipl.-Ing. 6103 Griesheim Küchler; Erich 6380 Bad Homburg Streng
Original assignee: Messer Griesheim GmbH
Current assignee: Messer Griesheim GmbH
Priority date: 1981-09-12
Filing date: 1981-09-12
Publication date: 1983-11-24
Also published as: FR2513025B1; GB2105902A; GB2105902B; FR2513025A1; US4481632A; JPS5857768A; DE3136231A1

Abstract

Ein derartiger Laser (10) weist mehrere lasergasdurchströmte Entladungsrrohrabschnitte (19, 22) auf, die in Halterungen (12 bis 16) befestigt sind. Um einen einfachen und volumenmäßig kompakten Aufbau zu erzielen, sind in den vorzugsweise L-förmigen Halterungen (12 bis 16) Bohrungen (33, 34) zum Anschluß der Entladungsrohrabschnitte (19 bis 22) sowie für den Lasergaseinlaß (16) und den Lasergasauslaß (32) vorgesehen, die so in den Halterungen (12 bis 16) angeordnet sind, daß die Entladungsrohrabschnitte (19, 22), die Gaszuführungen (16) und die Gasablaßleitung (32) parallel und vorzugsweise höhenversetzt zueinander angeordnet sind.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gaslaser, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Mit diesem Oberbegriff wird auf einen Stand der Technik Bezug genommen, wie er beispielsweise aus der DE-OS 27 41 737 bekanntgeworden ist. Bei diesem aus der DE-OS 27 41 737 bekannten Laser werden die Entladungsrohrabschnitte so über die Halterung verbunden, daß die Rohrabschnitte ein ungefaltetes Entladungsrohr ergeben, an dessen Anfang und Ende Laserspiegel vorgesehen sind. Die Zuführleilungen für das Lasergas sowie die Ablaßleitungen für das Lasergas sind neben den Halterungen vorgesehen und werden entsprechend an den Halterungen und Entladungsrohrabschnitten vorbeigeführt. Dies führt insbesondere dann zu einem komplizierten Aufbau des Lasers, wenn mehr als zwei Entladungsrohrabschnitte und entsprechend viel Halterungen vorgesehen werden.

Untersuchungen und Forschungen an (Xb-Gastransportlasern haben zu dem Ergebnis geführt, daß eine Steigerung der Laserleistung dann erreichbar ist, wenn mehrere kurze optimale Entladungsrohrabschnitte hintereinandergeschaltet werden, wobei jeder Entladungsrohrabschnitt eine separate Strom- bzw. Gaszufuhr bzw. Gasabfuhr aufweist. Eine solche Anordnung ist auch günstig zum Laserstrahlpulsen verwendbar.

60 Werden beispielsweise vier derartige Entladungsrohrabschnitte in entsprechend dazu erforderlichen 5 Halterungen hintereinandergeschaltet, also gewissermaßen 4 Lasermodule hintereinander, so ist bei entsprechender Dimensionierung und Ausbildung der Laserrohre sowie ausreichender Gaszufuhr eine Laserleistung von mehr als 1 kW bei einer Entladungsrohrgesamtlänge (Entladungsrohrabschnitte) von ca. 1 m erreichbar.

Ausgehend von dem in der DE-OS 27 41 737 offenbarten Stand der Technik ergibt sich dann ein Aufbau des Lasers, der in seiner Gesamtlänge wohl relativ kurz ausgebildet werden kann, dessen Volumen aber im Hinblick auf die vorzusehenden Gaszufuhr- und Gasablaßleitungen groß wird, so daß der gesamte Laser unhandlich wird und insbesondere nicht als mobiles Bearbeitungswerkzeug auf eine Führungsmaschine, beispielsweise zum Schneiden von Werkstoffen, ohne weiteres montierbar ist.

Aus der DE-OS 20 60 948 ist ein CO₂-Laser bekanntgeworden, bei dem ein afs Kathode ausgebildetes, zwei Entladungsrohre und über isolierende Distanzstücke verbundenes Zwischenstück mit runden zueinander parallel ausgerichteten öffnungen für die Entladungsrohrabschnitte und die Gasablaßleitung vorgesehen ist.

Dabei ist jedoch das Zwischenstück weder als Halterungselement ausgebildet, noch weist es eine kompakte Bauform auf.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, einen Laser der eingangs genannten Art zu schaffen, der bei großer Laserleistung im kW-Bereich auch volumenmäßig klein und kompakt ausbildbar ist.

Zur Lösung der Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß in den Halterungen Bohrungen zum Anschluß der Entladungsrohrabschnitte sowie für den Lasergaseinlaß und den Lasergasauslaß vorgesehen sind, die so in den Halterungen angeordnet sind, daß die Entladungsrohrabschnitte, die Gaszufuhr- und die Gasablaßleitungen parallel zueinander angeordnet sind. In vorteilhafter Weiterbildung wird hierzu vorgeschlagen, daß die Halterungen L-förmig ausgebildet sind und in jedem Schenkel dieser Halterungen eine Bohrung vorgesehen ist, wobei die Mittelachsen der Bohrung parallel zur Befestigungsebene der Halterungen liegen und unterschiedliche Abstände von der Befestigungsebene aufweisen und daß ferner die Bohrungen durch eine weitere Bohrung in Verbindung stehen.

Durch die Erfindung wird somit der Vorteil erreicht, daß die Entladungsrohrabschnitte sowie die Gaszufuhr- und Gasablaßleitungen in drei verschiedenen Ebenen nebeneinander angeordnet werden können, wodurch ein besonders einfacher und auch platz- und raumsparender, also kompakter Aufbau des gesamten Lasers erzielt wird. Durch die vorgeschlagene L-Form wird darüber hinaus es vorteilhaft möglich, die Halterungen alle gleich auszubilden und nur in bezug auf ihre Befestigungsebene verschiedenartig anzuordnen. So ist beispielsweise bei fünf Halterungen die erste, die mittlere und die fünfte Halterung als liegende L-Halterung ausgebildet, während die beiden mittleren, also die zweite und die vierte Halterung, als ein auf dem Kopf stehendes L, d.h. um 180° gedreht, vorgesehen sind. Dadurch wird es vorteilhaft möglich, mit einem Halterungstyp einen aus beliebig vielen Entladungsrohrabschnitten aufgebauten Laser platzsparend und kostengünstig aufzubauen, und zwar mit einem Minimum an Grundbauteilen.

Bevorzugt sind die Bohrungen in den L-förmigen

Halterungen zum Anschluß der Entladungsrohrabschnitte sowie für den Lasergaseinlaß und den Lasergasauslaß Durchgangsbohrungen mit gleichem Durchmesser. An diesen Durchgangsbohrungen sind über aufsetzbare Anschlußplatten dann unterschiedliche Rohrdurchmesser ohne weiteres abschließbar. Ein weiterer Vorteil nach der Erfindung ergibt sich dadurch, daß in die Bohrung für den Lasergasauslaß und die dazugehörige Gasablaßleitung selbst in einfachster Art und Weise eine Gaskühleinheit angeordnet werden kann, die bevorzugt als Rippenrohrschlangenkühler ausgebildet ist

In der nachfolgenden Beschreibung wird anhand der Zeichnungen als Ausfülirungsbeispiel der Erfindung ein CC>2-Gastransportlaser näher erläutert Es veranschaulicht

F i g. 1 einen schematischen Aufbau des Lasers, F i g. 2 eine perspektivische Ansicht des Lasers, F i g. 3 einen Schnitt längs der Linie A -A in F i g. 2 mit Gaskühleinheit.

In Fig. 1 ist der schematische Aufbau des CCVGastransportlasers veranschaulicht. Der in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete CC^-Gastransportlaser weist ein Gehäuse 11 auf, in dem Halterungen 12,13,14,15 und 16 vorgesehen sind. Der Halterung 12 und der Halterung 16 ist jeweils ein Laserspiegel 17 bzw. 18 zugeordnet. Die Halterungen 12 bis 16 dienen zur Halterung von lasergasdurchströmten Entladungsrohrabschnitten 19, 20, 21 und 22. In den Halterungen 12 bis 16 sind ferner Elektroden 23 bis 27 vorgesehen, wobei die Elektroden 23,25,27 an den positiven Pol und die Elektroden 24,25 an den negativen Pol einer an sich bekannten Laserstromversorgungsquelie angeschlossen sind. Die Halterungen 13 und 15 stehen mit einer Lasergaszufuhrleitung 30 und die Halterungen 12, 14 und 16 mit einer Lasergas-Ableitung 32 in Verbindung.

Wie insbesondere in F i g. 3 veranschaulicht, weisen die Halterungen 12 bis 16 Bohrungen 33, 34 auf. Die Bohrung 33 dient zum Verbinden und Anschluß" der Entladungsrohrabschnitte 19 bis 22. Die Bohrung 34 dient zum Anschluß der Gaszuführung 30 bzw. der Gasablaßleitung 32. Die Bohrungen 33 und 34 sind so in der Halterung angeordnet, daß, wie aus Fig. 2 zu ersehen ist, die Entladungsrohrabschnitte 19 bis 22 sowie die Gaszuführleitung 30 und die Gasabflußleitung 32 parallel zueinander liegen. Wie ferner aus Fig.2 zu ersehen ist, sind die Halterungen 12 bis 16 L-förmig ausgebildet. In jedem Schenkel, jeweils mit 12a bis 16a bzw. 126 bis 16/? bezeichnet, ist eine Längsbohrung 33 bzw. 34 vorgesehen, wobei die Mittelachsen dieser Bohrungen 33,34 parallel zur Befestigungsebene 35 der Halterungen 12 bis 16 verlaufen. Ferner weisen die Mittelachsen der Längsbohrungen 33, 34 unterschiedliche Abstände 36, 37, 38 zur Befestigungsebene auf. Die Längsbohrungen 33, 34 sind ferner durch eine in F i g. 3 näher dargestellte Querbohrung 39 verbunden. Die Längsbohrungen 33, 34 sind bevorzugt als Durchgangsbohrung mit gleichem Durchmesser ausgebildet. Über aufsetzbare Anschlußplatten 40 sind unterschiedliche Entladungs- bzw. Gasablaß- bzw. Gaszuführungs-Rohrdurchmesser anschließbar.

Wie aus Fig.2 ferner hervorgeht, wird durch die L-förmige Ausbildung der Halterungen es möglich, diese so versetzt einzusetzen, daß eine quadratische Querschnittsform eines die Halterung und die verschiedenen Rohre umgebenden Gehäuses erreicht wird. Dies wird insbesondere dadurch möglich, daß die Halterungen 12, 14 und 16 in der L-Position befestigt sind, während die Halterungen 13 und 15 als um 180° gedrehtes, auf dem Kopf stehendes L auf der jeweiligen Befestigungsplatte 41 befestigt sind. Durch diese Ausbildung wird eine besonders einfache und raumsparende Konstruktion des gesamten Lasers ermöglicht

In den Halterungen 12 bis 16 sind ferner Kühlkanäle 42, 43 vorgesehen, wobei die Kanäle parallel zur Längsbohrung 33 verlaufen und beidseitig der Längsbohniag 33 angeordnet sind. Je nach Anordnung der Halterung in der liegenden (beispielsweise Halterung 12) oder stehenden (beispielsweise Halterung 13) Position wird dem Kühlkanal 43 (Halterung 12) oder Kühlkanal 42 (Halterung 13) Kühlmittel über nicht näher dargestellte Kanäle in der Befestigungsplatte zugeführt.

Wie bereits erwähnt, sind die Bohrungen 33 und 34 als Durchgangslängsbohrungen gleichen Durchmessers ausgeführt, wobei der Wert des Durchmessers durch die durchzusetzende Gasmenge bestimmt wird.

Die nicht angeschlossene Seite einer Längsbohrung is*., wie beispielsweise bei den Halterungen 13 und 15, durch eine Abschlußplatte 44 verschlossen.

Anstelle dieser Abschlußplatte 44 kann in die Längsbohrung und auch in die Gasablaßleitung 32 eine Gaskühleinheit 45 eingesetzt werden, wie dies beispielsweise in Fig.3 veranschaulicht ist. Die gleiche Gaskühleinheit 45 kann zum Gaskühlen vorteilhaft auch in die Halterung 13 eingesetzt werden. Die Gaskühleinheit 45 ist bevorzugt als Rippenrohrschlangenkühler ausgebildet, wobei die Rippenrohrschlange in Helixform ausgebildet ist und die Kühleinheit einen Einlaß 46 sowie einen Auslaß 47 für das Kühlmittel, welches vorzugsweise Wasser ist, aufweist. Durch diese aufgrund der Ausbildung der Halterung einfach möglich gewordene direkte Kühlung des in Pfeilrichtung abgesaugten Lasergases wird das abzusaugende heiße Lasergas unmittelbar nach dem Absaugen so ausreichend gekühlt, daß durch dieses Gas keine thermische Beeinflussung des gesamten Lasers erfolgt.

Der Vollständigkeit halber sei noch darauf hingewiesen, daß an dem in F i g. 2 veranschaulichten Lasergehäuse ein in der Fig.2 schematisch dargestellter

⁵⁽¹ Bearbeitungkopf 48 angeschlossen ist.

Durch die oben beschriebene Ausbildung der Halterung wird es vorteilhaft möglich, mit einfachen gleichen Bauteilen einen Laser aus Einzelmodulen in mehrfacher Leistungsabstufung aufzubauen, dessen Bauform und Volumen gegenüber bekannten Ausführungen wesentlich kleiner und kompakter ist und der damit ein einfach zu handhabendes Werkzeug bildet, welches ohne weiteres und ohne große Schwierigkeiten als mobiles Werkzeug auf eine Führungsmaschine

montierbar ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gaslaser, insbesondere COrGastransportlasei mit mehreren lasergasdurchströmten Entladungsrohrabschnitten, die in Halterungen befestigt sind, sowie mit geschlossenem Lasergaskreislauf, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterungen (12 bis 16) Bohrungen (33,34) zum Anschluß der Entladungsrohrabschnitte (19 bis 22) sowie für den Lasergaseinlaß (30) und den Lasergasauslaß (32) "> aufweisen, die so in den Halterungen (12 bis 16) angeordnet sind, daß die Entladungsrohrabschnitte (19 bis 22), die Gaszufuhr- und die Gasablaßleitung parallel zueinander angeordnet sind.

2. Laser nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- '5 net, daß die Halterungen (12 bis 16) L-förmig ausgebildet sind und in jedem Schenkel (12« bib 16a btw. 12b bis \6b) eine Bohrung (33 bzw. 34) vorgesehen ist, wobei die Mittelachsen der Bohrungen (33, 34) parallel zur Befestigungsebene (35) der Halterung (12 bis 16) vorgesehen sind und unterschiedliche Abstände (36, 37, 38) von der Befestigungsebene (35) aufweisen und daß ferner die Bohrungen (33,34) durch eine weitere Bohrung (39) in Verbindung stehen.

3. Laser nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bohrungen (33, 34) zum Anschluß der Entladungsrohrabschnitte (19 bis 22) sowie für den Lasergaseinlaß (30) und den Lasergasauslaß (32) den gleichen Durchmesser aufweisen und über aufsetzbare Anschlußplatten (40) unterschiedliche Rohrdurchmesser anschließbar sind.

4. Laser nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in die Bohrung (34) für den Lasergasauslaß (32) und die dazugehörige Gasablaßleitung (32) eine Gaskühleinheit (45), vorzugsweise ein Rippenrohrschlangenkühler, eingesetzt ist.

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