JP2002237640A - レーザ発振装置 - Google Patents
レーザ発振装置Info
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- JP2002237640A JP2002237640A JP2001033440A JP2001033440A JP2002237640A JP 2002237640 A JP2002237640 A JP 2002237640A JP 2001033440 A JP2001033440 A JP 2001033440A JP 2001033440 A JP2001033440 A JP 2001033440A JP 2002237640 A JP2002237640 A JP 2002237640A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 レーザ発振装置において安価でかつ信頼性の
高い放電電流検出の具体的手法が求められていた。 【解決手段】 内部に陰極４と陽極３を設けた放電管１
を有し、前記陰極４を保持する保持部材４ａと陰極４を
絶縁するとともに、陰極４とアース電位間に抵抗１３を
設け、前記抵抗１３の両端の電圧を、放電管１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。
高い放電電流検出の具体的手法が求められていた。 【解決手段】 内部に陰極４と陽極３を設けた放電管１
を有し、前記陰極４を保持する保持部材４ａと陰極４を
絶縁するとともに、陰極４とアース電位間に抵抗１３を
設け、前記抵抗１３の両端の電圧を、放電管１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。
Description
【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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
〜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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
設けた放電管を有し、前記陰極を保持する保持部材と陰
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、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。
題点を鑑みてなされたものであり、内部に陰極と陽極を
設けた放電管を有し、前記陰極を保持する保持部材と陰
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、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、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。
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。
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。
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。
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。
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１
４、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。
に、レーザ媒質２を循環させる送風機１２、熱交換機１
４、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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
〜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。
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。
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。
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５〜１００
ｍＡ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。
ｍＡ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。
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。
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。
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。
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
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
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
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
フロントページの続き (72)発明者 山本 敦樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 江口 聡 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 西村 哲二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F071 CC01 EE02 HH02 JJ05 JJ08
Claims (2)
- 【請求項１】 内部に陰極と陽極を設けた放電管を有
し、前記陰極を保持する保持部材と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、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】 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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001033440A JP3858604B2 (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | レーザ発振装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001033440A JP3858604B2 (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | レーザ発振装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002237640A true JP2002237640A (ja) | 2002-08-23 |
| JP3858604B2 JP3858604B2 (ja) | 2006-12-20 |
Family
ID=18897191
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001033440A Expired - Fee Related JP3858604B2 (ja) | 2001-02-09 | 2001-02-09 | レーザ発振装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3858604B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103887685A (zh) * | 2012-12-21 | 2014-06-25 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 用于轴快流气体激光器的放电管 |
-
2001
- 2001-02-09 JP JP2001033440A patent/JP3858604B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103887685A (zh) * | 2012-12-21 | 2014-06-25 | 深圳市大族激光科技股份有限公司 | 用于轴快流气体激光器的放电管 |
| CN103887685B (zh) * | 2012-12-21 | 2016-08-24 | 大族激光科技产业集团股份有限公司 | 用于轴快流气体激光器的放电管 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3858604B2 (ja) | 2006-12-20 |
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| Date | Code | Title | Description |
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