JP2000252557A - Yagレーザ用制御装置 - Google Patents

Yagレーザ用制御装置

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JP2000252557A
JP2000252557A JP5324299A JP5324299A JP2000252557A JP 2000252557 A JP2000252557 A JP 2000252557A JP 5324299 A JP5324299 A JP 5324299A JP 5324299 A JP5324299 A JP 5324299A JP 2000252557 A JP2000252557 A JP 2000252557A
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JP
Japan
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cooling water
trigger
yag
excitation lamp
conductivity
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JP5324299A
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Koichi Morio
浩一 森尾
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Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
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Amada Co Ltd
Amada Engineering Center Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 YAGレーザを長期間不使用の後のレーザ発
振器起動を自動化する。 【解決手段】 YAGレーザ1は、励起ランプ2及びY
AGロッド3を収容するキャビティ4と、冷却水通路5
に配設されたイオン交換樹脂6、熱交換器7、ポンプ8
と、YAGレーザ用制御装置20とを備える。制御装置
20のトリガ制御回路23は、レーザ発振器起動指示に
従ってポンプ8を起動し冷却水のイオン交換樹脂6によ
る精製を開始させ、次いで、トリガ回路21により励起
ランプ2にトリガをかけ、このトリガが失敗した場合、
タイマ22により所定の待ち時間を計時させ、所定の待
ち時間経過後再度トリガ回路21にトリガを繰り返えさ
せる。所定回数トリガが失敗したとき、トリガアラーム
を通知する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、YAGレーザ用制
御装置に係り、特に冷却水の精製を行うイオン交換樹脂
を備えたYAGレーザ用制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】YAGレーザは、イットリウム・アルミ
ニウム・ガーネット(以下、YAGと略す)の母体結晶
に3価のネオジウム(Nd3+)をレーザ媒質としてドー
プし、この結晶体であるYAGロッドをクリプトン・ラ
ンプ、キセノン・ランプ、等を用いた励起ランプにより
励起することにより、連続発振またはパルス発振を行わ
せるものである。
【0003】通常YAGレーザは、励起ランプに入力し
た電力の一部のみがレーザ光に変換され、残りの電力は
熱となる。この大量の熱を放熱させるため、YAGロッ
ド、励起ランプ及び集光反射鏡を備えたキャビティ(冷
却水容器)を冷却水で満たし、この冷却水を外部の熱交
換器へ循環させて、放熱を行っている。
【0004】またYAGレーザにおいて、励起ランプを
点灯する際には、アノードとカソード間に所定の電圧を
印加した上で、キャビティとカソード間に数十キロボル
トのトリガ電圧を印加してランプを点灯させる。このト
リガ電圧を印加することを通常“トリガをかける”とい
う。このトリガがかけられると、図5の実線の矢印に示
すように、キャビティ→冷却水→励起ランプ容器(石英
ガラス)→ランプ内ガス→カソードという経路でトリガ
電流が流れ、カソード付近の管内ガスが電離し、この電
離により生じたイオン及び電子がアノード・カソード間
にシマー電流の放電を開始させ、ランプがシマー点灯す
る。
【0005】このシマー点灯は、繰り返しパルス点灯時
のランプ寿命を延ばしたり、レーザ点灯の為のフラッシ
ュ点灯の電流立ち上がり時間を短縮するために行われて
いる。
【0006】このようなYAGレーザ装置において、冷
却水経路を構成する金属等からイオンが冷却水に溶解
し、冷却水の純度が低下し、その導電率が高まる。冷却
水の導電率が高まると、励起ランプにトリガをかけたと
きに、図5の破線の矢印に示すように、キャビティ→冷
却水→カソード引出導体という経路でトリガ電流が流
れ、ランプ内にトリガ電流を流して管内ガスの電離を行
うことができず、従ってシマー点灯することができなく
なる。
【0007】このため、従来のYAGレーザ装置には、
冷却水経路にイオン交換樹脂が設けられ、冷却水をイオ
ン交換樹脂によって精製することが行われている。即ち
ポンプを回して冷却水をイオン交換樹脂に通すと、冷却
水のイオン不純物がイオン交換樹脂に吸着され、冷却水
の導電率が低下する。こうして冷却水の導電率を低下さ
せて励起ランプにトリガをかければ、トリガ電流はラン
プ内を流れて、管内ガスを電離させ、励起ランプをシマ
ー点灯させることができる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらイオン交
換樹脂を備えたYAGレーザ装置においても、長期間使
用しないため、冷却水ポンプを停止させた状態で放置す
ると、冷却水中に冷却水経路から不純物が溶け出して、
冷却水の導電率が低下する。このため次にYAGレーザ
装置を使用するために励起ランプを点灯する際、トリガ
電流がランプ内を流れず、トリガエラーとなるという問
題点があった。
【0009】トリガエラーとなると、冷却水ポンプを起
動して冷却水をイオン交換樹脂に通して、冷却水を精製
し、その導電率をあるレベル以下に低下させてから、ト
リガエラーをリセットし、再度励起ランプ点灯指示を行
うという煩わしい操作を行わねばならず、YAGレーザ
装置の操作性が低いという問題点があった。
【0010】以上の問題点に鑑み、本発明の目的は、Y
AGレーザ装置を長期間放置した後に再度使用する場合
にも、自動的に励起ランプを点灯させることができるY
AGレーザ用制御装置を提供することである。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明は、励起ランプ及びYAGロッドを収容するキャ
ビティに接続された冷却水通路にイオン交換樹脂及びポ
ンプを備えたYAGレーザ用の制御装置において、前記
励起ランプをトリガするトリガ手段と、トリガが失敗し
たとき所定の待ち時間を計時するタイマと、レーザ発振
器起動指示に従って前記ポンプを起動し、前記トリガ手
段により前記励起ランプにトリガをかけ、このトリガが
失敗した場合、前記タイマにより所定の待ち時間を計時
させ、所定の待ち時間経過後再度トリガを繰り返すトリ
ガ制御手段と、を備えたことを要旨とするYAGレーザ
用制御装置である。
【0012】また本発明は、励起ランプ及びYAGロッ
ドを収容するキャビティに接続された冷却水通路にイオ
ン交換樹脂及びポンプを備えたYAGレーザ用の制御装
置において、前記励起ランプをトリガするトリガ手段
と、前記冷却水の導電率を測定する導電率測定手段と、
レーザ発振器起動指示に従って前記ポンプを起動し、前
記導電率測定手段による前記冷却水の導電率が所定の導
電率以下になったとき、前記トリガ手段により前記励起
ランプにトリガをかけるトリガ制御手段と、を備えたこ
とを要旨とするYAGレーザ用制御装置である。
【0013】
【発明の実施の形態】次に図面を参照して、本発明の実
施の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に係るYA
Gレーザ用制御装置の第1の実施形態を説明するブロッ
ク図である。図2は、第1実施形態の動作を説明するフ
ローチャートである。図1において、YAGレーザ1
は、励起ランプ2及びYAGロッド3を備えて冷却水容
器となるキャビティ4と、冷却水通路5に設けられ冷却
水を精製するイオン交換樹脂6と、冷却水の熱を外気へ
放出する熱交換器7と、冷却水を循環させるポンプ8
と、冷却水タンク9と、YAGレーザ用制御装置20と
を備えている。
【0014】キャビティ4は、略楕円断面を持つ筒状に
形成され、楕円の一方の焦点の軌跡に沿ってYAGロッ
ド3が配置され、楕円の他方の焦点の軌跡に沿って励起
ランプ2が配置されている。キャビティ4の内面には、
反射面が形成され、励起ランプ2が発する光がYAGロ
ッド3に集束して、効果的にYAGロッドを励起できる
ようになっている。
【0015】また、キャビティ4は、励起ランプ2及び
YAGロッド3を冷却する冷却水容器としても働く。す
なわち、冷却水タンク9の冷却水がポンプ8により冷却
水通路5へ圧送される。ポンプ8により圧送された冷却
水の一部はイオン交換樹脂6を通って精製されて冷却水
タンク9に戻り、その残部は、キャビティ4に入って励
起ランプ2及びYAGロッド3を冷却した後、熱交換器
7に放熱されて、冷却水タンク9に戻るようになってい
る。
【0016】YAGレーザ用制御装置20は、励起ラン
プ2をトリガするトリガ回路21と、トリガが失敗した
とき所定の待ち時間を計時するタイマ22と、レーザ発
振器起動指示に従ってポンプ8を起動し、トリガ回路2
1により励起ランプ2にトリガをかけ、このトリガが失
敗した場合、タイマ22により所定の待ち時間を計時さ
せ、所定の待ち時間経過後再度トリガを繰り返すトリガ
制御回路23とを備えている。
【0017】次に、本第1実施形態の動作を、図2のフ
ローチャートを参照して説明する。レーザ発振器の起動
指示を受けると、まず冷却水を循環させるポンプ8を起
動する(ステップS10)。これにより冷却水の循環が
始まり、冷却水はイオン交換樹脂6により不純物イオン
が吸着され、時間の経過に連れて冷却水の導電率が低下
する。
【0018】次いでトリガ制御回路23の内部に備えら
れた図示されないエラーカウンタをクリアする(ステッ
プS12)。次いで励起ランプ2のアノード端子2a、
カソード端子2b間にランプ電源10よりシマー点灯の
ための電圧を印加し、トリガ回路21からキャビティ4
とカソード端子2b間にトリガ電圧を印加しトリガをか
ける(ステップS14)。
【0019】次いで励起ランプ2がシマー点灯したかど
うかを判定し(ステップS16)、点灯すればトリガ動
作を終了する。シマー点灯しなければ、エラーカウンタ
を1だけカウントアップし(ステップS18)、エラー
カウンタが規定回数になったかどうかを判定する(ステ
ップS20)。エラーカウンタが規定回数であれば、ト
リガアラームを通知して(ステップS26)、動作を終
了する。
【0020】エラーカウンタが規定回数に達していなけ
れば、所定時間を計測するタイマ22を起動し(ステッ
プS22)、タイマから所定時間経過したことが知らさ
れるのを待つ(ステップS24)。所定時間が経過する
と、再度励起ランプ2にトリガをかけるために、ステッ
プS14へ移る。
【0021】こうして、ポンプ8を起動し、イオン交換
樹脂6による冷却水の精製を初めてから所定時間毎に励
起ランプ2のトリガを繰り返すことになる。通常、規定
回数以内に冷却水の導電率がトリガ可能な程度以下に低
下し、励起ランプ2をシマー点灯させることができる。
もし、機器に何らかの障害があれば、規定回数のシマー
点灯失敗となり、トリガアラームが通知される。
【0022】図3は、本発明に係るYAGレーザ用制御
装置の第2の実施形態を説明するブロック図である。図
4は、第2実施形態の動作を説明するフローチャートで
ある。図3おいて、YAGレーザ1は、励起ランプ2及
びYAGロッド3を備えたキャビティ4と、冷却水通路
5に設けられ冷却水を精製するイオン交換樹脂6と、冷
却水の熱を外気へ放出する熱交換器7と、冷却水をキャ
ビティ4、イオン交換樹脂6、熱交換器7間で循環させ
るポンプ8と、冷却水タンク9と、YAGレーザ用制御
装置30とを備えている。
【0023】キャビティ4は、略楕円断面を持つ筒状に
形成され、楕円の一方の焦点の軌跡に沿ってYAGロッ
ド3が配置され、楕円の他方の焦点の軌跡に沿って励起
ランプ2が配置されている。キャビティ4の内面には、
反射面が形成され、励起ランプ2が発する光がYAGロ
ッド3に集束して、効果的にYAGロッドを励起できる
ようになっている。
【0024】また、キャビティ4は、励起ランプ2及び
YAGロッド3を冷却する冷却水容器としても働く。す
なわち、冷却水タンク9の冷却水がポンプ8により冷却
水通路5へ圧送される。ポンプ8により圧送された冷却
水の一部はイオン交換樹脂6を通って精製されて冷却水
タンク9に戻り、その残部は、キャビティ4に入って励
起ランプ2及びYAGロッド3を冷却した後、熱交換器
7に放熱されて、冷却水タンク9に戻るようになってい
る。
【0025】YAGレーザ用制御装置30は、励起ラン
プ2をトリガするトリガ回路21と、冷却水の導電率を
測定する導電率測定回路31と、レーザ発振器起動指示
に従ってポンプ8を起動し、導電率測定回路31による
冷却水の導電率が所定の導電率以下になったとき、トリ
ガ回路11により励起ランプ2にトリガをかけるトリガ
制御回路33とを備えている。導電率測定回路31に
は、キャビティ4内に設けられた導電率測定電極32が
接続されており、キャビティ4と導電率測定電極32と
の電気抵抗を測定することにより、キャビティ4内の冷
却水の導電率を測定できるようになっている。
【0026】次に、本第2実施形態の動作を、図4のフ
ローチャートを参照して説明する。レーザ発振器の起動
指示を受けると、まず冷却水を循環させるポンプ8を起
動する(ステップS40)。これにより冷却水の循環が
始まり、冷却水はイオン交換樹脂6により不純物イオン
が吸着され、時間の経過に連れて冷却水の導電率が低下
する。
【0027】次いで導電率測定回路31により、キャビ
ティ4と導電率測定電極32との電気抵抗を測定するこ
とにより冷却水の導電率を測定する(ステップS4
2)。次いで、導電率が規定値以下かどうかを判定する
(ステップS44)。導電率が規定値を上回っていれ
ば、再度導電率を測定するためにステップS42へ移
る。即ち、導電率が規定値以下になるまで、冷却水をイ
オン交換樹脂6で精製しながら待機することとなる。
【0028】導電率が規定値以下であれば、励起ランプ
2のアノード端子2a、カソード端子2b間にランプ電
源10よりシマー点灯のための電圧を印加し、トリガ回
路21からキャビティ4とカソード端子2b間にトリガ
電圧を印加しトリガをかける(ステップS46)。
【0029】次いで励起ランプ2がシマー点灯したかど
うかを判定し(ステップS48)、点灯すればトリガ動
作を終了する。ステップS48の判定でシマー点灯しな
ければ、冷却水の導電率が規定値以下にもかかわらずシ
マー点灯しなかったので、なんらかの機器の障害がある
としてトリガアラームを通知して(ステップS50)、
動作を終了する。
【0030】以上好ましい実施の形態について説明した
が、これらは本発明をげんていするものではない。例え
ば、実施の形態においては、励起ランプが1本の場合を
示したが、YAGロッドへ入力する励起光をより強める
ため、励起ランプを複数設けたYAGレーザにも適用可
能である。この場合、トリガ制御回路から励起ランプ毎
に順次トリガをかけるようにして、励起ランプをシマー
点灯させてもよい。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、励
起ランプ及びYAGロッドを収容するキャビティに接続
された冷却水通路にイオン交換樹脂及び冷却水循環用の
ポンプを備えたYAGレーザ用の制御装置において、レ
ーザ発振器起動指示に従ってポンプを起動し、トリガ手
段により励起ランプにトリガをかけ、このトリガが失敗
した場合、タイマにより所定の待ち時間を計時させ、所
定の待ち時間経過後再度トリガを繰り返すことにより、
YAGレーザ装置を長期間放置した後に再度使用する場
合にも、自動的に励起ランプを点灯させることができ
る。
【0032】また本発明によれば、励起ランプ及びYA
Gロッドを収容するキャビティに接続された冷却水通路
にイオン交換樹脂及び冷却水循環用のポンプを備えたY
AGレーザ用の制御装置において、レーザ発振器起動指
示に従ってポンプを起動し、導電率測定手段による冷却
水の導電率が所定の導電率以下になったとき、トリガ手
段により励起ランプにトリガをかけることにより、YA
Gレーザ装置を長期間放置した後に再度使用する場合に
も、自動的に励起ランプを点灯させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るYAGレーザ用制御装置の第1の
実施形態を説明するブロック図である。
【図2】第1実施形態の動作を説明するフローチャート
である。
【図3】本発明に係るYAGレーザ用制御装置の第2の
実施形態を説明するブロック図である。
【図4】第2実施形態の動作を説明するフローチャート
である。
【図5】冷却水の導電率が励起ランプのシマー点灯に及
ぼす影響を説明する図である。
【符号の説明】
1 YAGレーザ 2 励起ランプ 3 YAGロッド 4 キャビティ 5 冷却水通路 6 イオン交換樹脂 7 熱交換器 8 ポンプ 9 冷却水タンク 20 YAGレーザ用制御装置 21 トリガ回路 22 タイマ 23 トリガ制御回路 30 YAGレーザ用制御装置 31 導電率測定回路 32 導電率測定電極 33 トリガ制御回路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 励起ランプ及びYAGロッドを収容する
    キャビティに接続された冷却水通路にイオン交換樹脂及
    び冷却水循環用のポンプを備えたYAGレーザ用の制御
    装置において、 前記励起ランプをトリガするトリガ手段と、 トリガが失敗したとき所定の待ち時間を計時するタイマ
    と、 レーザ発振器起動指示に従って前記ポンプを起動し、前
    記トリガ手段により前記励起ランプにトリガをかけ、こ
    のトリガが失敗した場合、前記タイマにより所定の待ち
    時間を計時させ、所定の待ち時間経過後再度トリガを繰
    り返すトリガ制御手段と、 を備えたことを特徴とするYAGレーザ用制御装置。
  2. 【請求項2】 励起ランプ及びYAGロッドを収容する
    キャビティに接続された冷却水通路にイオン交換樹脂及
    び冷却水循環用のポンプを備えたYAGレーザ用の制御
    装置において、 前記励起ランプをトリガするトリガ手段と、 前記冷却水の導電率を測定する導電率測定手段と、 レーザ発振器起動指示に従って前記ポンプを起動し、前
    記導電率測定手段による前記冷却水の導電率が所定の導
    電率以下になったとき、前記トリガ手段により前記励起
    ランプにトリガをかけるトリガ制御手段と、 を備えたことを特徴とするYAGレーザ用制御装置。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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