JPH01286377A - レーザ発振器の冷却装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は、レーザ発振器の各構成部品を冷媒例えば水に
よって冷却するレーザ発振器の冷却装置に関する。

（従来の技術） レーザ発振器例えばＣＯ２ガスレーザ発振器においては
、気密容器たる風胴内でＣｏ２．Ｎ２゜Ｈｅからなるレ
ーザガスを循環させ、その風胴向上部に設けた放電部で
グロー放電させることによりＣＯ２分子を高エネルギー
状態に励起させ、更に、放電部の両端部に配設された共
振器ミラーにより励起状態のＣＯ２分子からレーザ光と
いう形でエネルギーを放出させている。

そして、上記レーザ発振器では、レーザ発振運転によっ
て熱が発生し、レーザガス並びに共振器ミラー、共振器
板、インバーロッド等の構成部品の温度が高くなるため
、これらを冷媒例えば冷却水により冷却している。ここ
で、レーザガスはガス流路の途中たる風胴内に設けられ
た熱交換器により冷却されており、この熱交換器を上記
冷却水によって冷却するようにしている。この場合、各
構成部品を冷却水により冷却するものとしては、従来よ
り、水を冷却する冷却ユニットとレーザ発振器の各構成
部品との間に冷却水循環用の冷却水管を設け、ポンプに
より冷却ユニットから冷却水を各構成部品に送り出すと
共に、各構成部品で熱を受けて暖まった温水を冷却ユニ
ットに戻してここで冷却し、再び冷却水として送り出す
循環を行なうようにしている。

（発明が解決しようとする課題） 上記従来構成では、冷却ユニットからレーザ発振器の各
（を成部品に送り出される冷却水は、温度が略一定（例
えば２０℃）であると共に常時定量が供給されるように
なっている。このため、何らかの異常により構成部品の
温度が通常より上昇すると、冷却水が定量供給されるた
けであるから、冷却が不十分となりその構成部品の温度
が徐々に上昇して行き、所定温度に達すると、安全装置
によりレーザの発振が停止するようになっている。

従って、レーザ光により製品加工等の作業を行なってい
るとき、上述の異常に気付かないと、その異常によって
温度が」ユ昇してレーザ発振が急に停止する問題点があ
り、この場合には、製品に大きな不具合が生じる虞があ
った。

そこで、本発明のｌ」的は、レーザ発振器の各構成部品
の温度が何等かの異常によって通常よりも上昇したとき
、これを速やかに冷却することができ、レーザ発振の急
停止を防止てきるレーザ発振器の冷却装置を提供するに
ある。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明のレーザ発振器の冷却装置は、レーザ発振器の各
構成部品を冷却する冷媒が流通する冷媒流路に、熱応動
部材を有して前記冷媒の温度に応じてその流量を制御す
る流量制御装置を設けたところに特徴ををする。

（作用） レーザ発振器の構成部品の温度が何等がの異常によって
通常よりもＩ−昇すると、冷媒流路を流通する冷媒の７
Δ１度が上昇する。このとき、流量制御装置によって１
ニ記冷媒の温度−１ニ昇に応じて例えば冷媒の流量を多
くするように制御されるがら、前記構成部品が速やかに
冷却されてその温度が−１−昇しなくなるため、従来と
は異なり、レーザ発振が急に停止１−することを防止で
きるようになる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例につき図面を参照しながら説明
する。

まず第２図において、１は気密容器としての風胴で、こ
れの両側壁部１ａは円弧状をなしている。

２は風胴１の上部に形成された矩形筒状の放電部で、一
方の開口部にビン状のカソード（図示しない）が複数個
配設され、他方の開口部にバー状のアノード（図示しな
い）が１１数個配設されており、それぞれ外部の高圧直
流電源（図示しない）に接続されている。３は風胴１の
内底部に配設された送風機であり、これは風胴１１内に
封入されたＣ０２、Ｎ２．Ｈｅからなるレーザガスを循
環するようになっており、そのレーザガスは放電部２内
においてはカソードからアノード方向へ送られている。

また、風胴１内には熱交換器４（第１図参照）が配設さ
れており、この熱交換器４により風胴１内を循環するレ
ーザガスが冷却されるようになっている。５は放電部２
の両端部にそれぞれ２個ずつ取付けられた取付部材で、
これにガイドベアリング６が取付けられている。７，８
は共振器板で、これらは放電部２を挟んで対向配置され
ており、インバーロッド９〜１２により連結されている
。ここで、下側のインバーロッド１１．１２は、前記ガ
イドベアリング６に嵌合支持されている。尚、インバー
ロッド９〜１２は、熱膨張係数の極めて小さい材料例え
ばインバーにンヶル合金）から形成されている。

１３は一方の共振器板７に取付けられた共振器ミラーた
る出力ミラー、１４は同共振器板７に上記出力ミラー１
３と並んで取付けられた共振器ミラーたる反射ミラーで
ある。また、図示はしないが他方の共振器板８に、出力
ミラー１３及び反射ミラー１４とそれぞれ対応して共振
器ミラーたる２個の反射ミラーが取付けられている。１
５，１６は共振器板７，８と放電部２との間を連結する
伸縮自（１ミな連結管である。更に、共振器板７の第２
図中裏側には、出力ミラー１３に対応してアパーチャ１
７（第１図参照）が設けられている。そして、出力ミラ
ー１３の前方には、ビームシャッタ１８（第１図参照）
が別途設けられており、このビームシャッタ１８は出力
ミラー１３から出力されたレーザ光を透過或は遮断する
ことによりそのレーザ光を例えば製品加工機へ導くが否
かを制御している。

さて、第１図はレーザ発振器の各構成部品を冷却する冷
媒たる例えば冷却水の流通経路を概略示す図である。こ
の第１図において、１９は冷却ユニットで、これは水を
所定温度たる例えば２０℃程度に冷却して冷却水とする
ものである。２０は冷媒流路たる冷却水管で、これは、
冷却ユニット１９から冷却水を第１及び第２のマニホー
ルド２１及び２２へ導き、この第１のマニホールド２１
で分岐させて構成部品たる熱交換器４．送風機３゜ビー
ムシャッタ１８へ送出すると共に、第２のマニホールド
２２で分岐させて構成部品たるインバーロッド９〜１２
．共振器板７．８．アパーチャ１７、ミラー１３．１４
へ送出し、更に、熱交換器４．送風機３．ビームシャッ
タ１８からの熱を受けて暖まった温水を第３のマニホー
ルド２３で集合させると共に、インバーロッド９〜１２
．共振器板７，８．アパーチャ１７．ミラー１３，１４
からの温水を第４のマニホールド２４で集合させ、そし
て、第３及び第４のマニホールド２３及び２４からの温
水を集合させて冷却ユニット１９へ戻す冷却水の循環を
行なわせるようにしている。

冷却ユニット１９へ戻された温水は、２０℃程度に冷却
されて再び冷却水とされる。尚、−上述の冷却水の循環
は図示しないポンプによってなされるようになっている
。

ここで、冷却水管２０のうち例えば各構成部品の下流側
である熱交換器４．送風機３．ビームシャッタ１８と第
３のマニホールド２３との各間、並びに、インバーロッ
ド９〜１２．共振器板７゜８、アパーチャ１７．ミラー
１３．１４と第４のマニホールド２４との各間には、そ
れぞれ流量制御装置２５が設けられている。以下、この
流量制御装置２５について第３図乃至第５図を参照して
詳述する。２６はケースで、これには冷却水管２０と連
通する水路２６ａ、２６ａ及び弁体収容部２６ｂが形成
されている。２７は上記弁体収容部２６ｂ内に収容され
た略扇形をなす弁体で、これは支点Ａの回りに回動可能
に支持されている。２８は弁体収容部２６ｂの第４図中
」二部に配置された引張りコイルばねで、これは弁体収
容部２６ｂの壁部と弁体２７の軸支点Ａとは反対側の第
４図中上端部との間に介装されている。２９は熱応動部
材たる例えば形状記憶合金製の引張りコイルばねで、こ
れは弁体収容部２６ｂの第４図中下部に配置され、弁体
収容部２６ｂの壁部と弁体２７の軸支点Ａとは反対側の
第４図中下端部との間に介装されている。この場合、弁
体２７は、常には水路２６ａをその断面積の半分程度を
開放するように引張りコイルばね２８及び２９のばね力
が設定されている。そして、水路２６ａを流れる冷却水
の温度が所定温度を越えると、その熱により引張りコイ
ルばね２９が記憶形状である収縮形態に変態し、以て弁
体２７は引張りコイルばね２８のばね力に抗して第４図
中反時計回り方向に回動して水路２６ａをその断面積の
全部を開放するように設定されている。つまり、流量制
御装置２５は、冷却水の温度に応じて弁体２７を回動さ
せることにより水路２６ａ即ち冷却水管２０を流れる冷
却水の流量を制御するようになっている。

而して、」二記構成によれば、レーザ発振器の構成部品
例えばビームシャッタ１８の温度が何等かの異常によっ
て通常よりも上昇すると、ビームシャッタ１８を冷却し
た冷却水の温度が上昇する。

この冷却水がビームシャッタ１８の下流側の冷却水管２
０を流れて流量制御装置２５を通るとき、形状記憶合金
製の引張りコイルばね２９の温度を上昇させる。そして
、上記冷却水の温度が所定温度を越えると、その熱によ
り引張りコイルばね２９が記憶形状である収縮形態に変
態するから、弁体２７が第４図中反時計回り方向に回動
して水路２６ａを全開放する。これによって、冷却水管
２０を流通する冷却水の流量が多くなるから、前記ビー
ムシャッタ１８が速やかに冷却されてその温度が上昇し
なくなる。この結果、レーザ発振がそのまま続行される
から、従来とは異なり、レーザ発振が急に停止ビするこ
とを防１にできる。そして、上述した流量制御装置２５
による冷却水の温度に応じた流ｍ制御は、レーザ発振装
置の他の構成部品についても同様に実行される。特に、
インバーロッド９〜１２及び共振器板７．８については
、異常によりそれらのＱＦＡ度が」−昇すると、それら
自身が熱膨張してミラー１３．１４の設定角度が変位し
、レーザ光の出力が低下したり或はレーザ光のモードが
変化したりする不具合があったが、本実施例では、異常
による温度上昇に速やかに対応してこれを冷却できるか
ら、上記不具合を防止できる。

また、冷却水管２０内に異物が滞留したりして冷却水の
流れが悪くなり、（１■成部品の温度が上昇する場合に
おいても、流は制御装置２５が作動して冷却水管２０を
流れる冷却水の流量が多くなるから、上記異物が押し流
されると」しに上記構成部品が速やかに冷却されるよう
になる。

尚、上記実施例では、流は制御装置２５を各構成部品の
下流側の冷却水管２０にそれぞれ設けるようにしたが、
これに限られるものではなく、例えばマニホールド２３
．２４によって冷却水を集合させた後の冷却水管２０に
流量制御装置を設けるようにしても良い。また、熱応動
部材として一つの記憶形状を有する形状記憶合金製の引
張りコイルばね２９を用いたが、代わりに、温度に応じ
て１（数の記憶形状を何する形状記憶合金製の引張りコ
イルばねを用い、これによって弁体の回動角度を多段に
制御して冷却水の流量をその温度に応じて細かく制御す
るようにしても良い。

［発明の効果コ 本発明は以−１−の説明から明らかなように、レーザ発
振器の各構成部品を冷却する冷媒が流通する冷媒流路に
、熱応動部材を角゛して前記冷媒の温度に応じてその流
量を制御する流量制御装置を設ける構成としたので、レ
ーザ発振器の各構成部品の温度が何等かの異常によって
通常よりも−Ｆ昇したとき、これを速やかに冷却するこ
とができ、レーザ発振の急停止を防止できるという優れ
た効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図は冷却水
の流れの経路を概略示す図、第２図は全体の斜視図、第
３図は冷却水管と１ｌｆＥ量制御装置の側面図、第４図
は第３図中ＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図、第５図は第４図
中Ｖ−ｖ線に沿う断面図である。 図面中、３は送風機（構成部品）、４は熱交換器（構成
部品）、７．８は共振器板（構成部品）、９〜１２はイ
ンバーロッド（ｔｇ構成部品、１３゜１４はミラー（構
成部品）、１７はアパーチャ（構成部品）、１８はビー
ムシャッタ（構成部品）、２０は冷却水管（冷媒流路）
、２５は流量制御装置、２９は形状記憶合金製の引張り
コイルばね（熱応動部材）を示す。 代理人　弁理士　　則　近　　憲　右 同　　　　　　　　第　　子　　丸　　　健ゝ］９ 第　１　図 第２図 第　３　図 第５図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．　レーザ発振器の各構成部品を冷却する冷媒が流通
   する冷媒流路に、熱応動部材を有して前記冷媒の温度に
   応じてその流量を制御する流量制御装置を設けたことを
   特徴とするレーザ発振器の冷却装置。