JPH0412581A

JPH0412581A - ガスレーザ発振装置

Info

Publication number: JPH0412581A
Application number: JP2116156A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Yamane; 茂樹山根; Shuzo Yoshizumi; 吉住　修三; Akio Tanaka; 田中　昭男; Tsutomu Sugiyama; 勤杉山; Hitoshi Motomiya; 均本宮; Hidehiko Karasaki; 秀彦唐崎; Masashi Onishi; 正史大西
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-05-02
Filing date: 1990-05-02
Publication date: 1992-01-17
Anticipated expiration: 2013-05-25
Also published as: JP2757227B2

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】産業上の利用分野本発明は、高電圧放電によりレーザビームを発生するガ
スレーザ発振装置に関するものであり、特に、加工時間
の短縮を図ることのできるガスレーザ発振装置に関する
。

従来の技術従来のガスレーザ発振装置の一例を第６図に示す。第６
図において、１はガラスなどの誘電体からなる放電管で
あり、２，３は放電管１の内部に設けられた電極である
。４は電極２，３に接続された高電圧電源であり、たと
えば約３ＱｋＶの電圧を画電極２．３間に印加している
。５は電極２．３間にはさまれた放電管１内の放電空間
である。６は全反射鏡、７は部分反射鏡であり、この全
反射鏡６、部分反射鏡７は放電空間５の両端に固定配置
され、光共振器を形成している。８は部分反射鏡７から
放電管ｌの軸方向に出力されるレーザビームである。９
はレーザガスを放電管１へ供給するための送気管であり
、レーザガスはこの軸流型ガスレーザ装置の中を矢印１
０方向に循環している。１１．１２は放電管１内部の放
電空間５において放電等により温度上昇したレーザガス
の温度を下げるための熱交換器である。１３はレーザガ
スを循環させるための送風機であり、放電区間５で約ｌ
　Ｑ　Ｑａ／ｓｅｅ程度のガス流を発生させる。

次に前記従来の細流型ガスレーザ発生装置の動作につい
て説明する。まず一対の電極２，３に高電圧電源４から
高電圧を印加し、放電空間５にグロー状の放電を発生さ
せる。放電空間５を通過するレーザガスは、この放電エ
ネルギを得て励起され、その励起されたレーザガスは全
反射鏡６および部分反射鏡７により形成された光共振器
で共振状態となり、部分反射鏡７からレーザビーム８が
出力される。このレーザビーム８がレーザ加工等の用途
に用いられる。

第７図は、前記ガスレーザ発生装置における高電圧電源
４の構成を示すブロック図である。高電圧電源４は、外
部からのレーザ出力設定信号１４に対応する周波数を出
力する基本動作部１５と、この基本動作部１５からの出
力周波数を高電圧に昇圧する高電圧高周波トランス部１
６と、この高電圧を直流平滑する高電圧整流平滑回路部
１７と、外部パルス信号１８により、基本動作部１５の
出力周波数をオン、オフするパルス動作部１９とから構
成されている。

次に前記高圧電源４の動作について説明する。

基本動作部１５は、商用電源から交流２００Ｖを入力さ
れてこれを整流平滑した後、外部からのレーザ出力設定
信号１４を受け、その信号に対応する周波数を出力する
。基本動作部１５から出力された周波数は、高電圧高周
波トランス部１６により高電圧に昇圧され、高電圧整流
平滑回路部１７を経て、直流出電圧約３ＱｋＶとなって
出力される。

ＣＷ（連続波）動作時の基本動作部１５の出力周波数と
レーザ出力との関係は第８図に示すとおりであり、出力
周波数を制御することによりレーザ出力を可変できるが
、出力周波数を上げすぎるとレーザ出力が飽和してしま
うため、実際には飽和点よりも下の周波数を使用してい
る。

また、外部パルス信号１８によりパルス動作部１９を動
作させ、基本動作部１５の出力をオン。

オフすることにより、等測的に高電圧の直流出力電圧も
オン、オフし、パルス動作が可能である。

発明が解決しようとする課題このようなガスレーザ発振装置から発振されたレーザ光
により材料を切断加工する場合、まず初めにピアシング
と呼ばれる穴明けを行なってから切断を行なう。しかし
ながら、従来のガスレーザ発振装置では、ピアシング時
間が長く、加工時間の短縮が困難であるという問題があ
った。

本発明は、このような従来の問題点を解決するためにな
されたものであり、加工時間の短縮を可能としたガスレ
ーザ発振装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段本発明は、前記目的を達成するために、高電圧電源を、
外部からのレーザ出力設定信号に対応する周波数を出力
する基本動作部と、この基本動作部からの出力周波数を
高電圧に昇圧する高電圧高周波トランス部と、高電圧を
直流平滑する高電圧整流平滑回路部と、外部パルス信号
により基本動作部の出力周波数をオン、オフさせるパル
ス動作部と、外部パルス信号により基本動作部の出力周
波数のデユーティ比をＮ倍とするデユーティ比変換部ま
たは周波数をＮ倍とする周波数変換部とを備えたもので
ある。

作用本発明は、前記構成により、高電圧電源によりピアシン
グ動作時間内に最大ＣＷ比出力Ｎ倍のレーザ出力を発生
させることができ、ピアシング時間の短縮を実現して加
工時間全体の短縮を図ることができる。

実施例第１図は、本発明の第１の実施例を示すガスレーザ発振
器における高電圧電源のブロック図であり、第７図に示
した従来例と同一の要素には同じ符号が付しである。す
なわち、高電圧電源４は、外部からのレーザ出力設定信
号１４に対応する周波数を出力する基本動作部１５と、
基本動作部１５からの出力周波数を高電圧に昇圧する高
電圧高周波トランス部１６と、この高電圧を直流平滑す
る高電圧整流平滑回路部１７と、外部パルス信号１８に
より基本動作部１５の出力周波数をオン、オフするパル
ス動作部１９と、外部パルス信号１８により基本動作部
１５の出力周波数のデユーティ比をＮ倍とするデユーテ
ィ比変換部２０とで構成されている。

次に前記第１の実施例の動作について説明する。基本動
作部１５は、商用電源から交流２００Ｖを入力されてこ
れを整流平滑した後、外部からのレーザ出力設定信号１
４を受け、その信号に対応する周波数を出力する。基本
動作部１５から出力された周波数は、高電圧高周波トラ
ンス部１６により高電圧に昇圧され、高電圧整流平滑回
路部１７を経て、直流出電圧約３ＱｋＶとなって出力さ
れ、ＣＷによるレーザの発振が行なわれる。また、外部
パルス信号１８は、基本動作部１５の出力周波数の１／
１０以下であり、この外部パルス信号１８により基本動
作部１５の出力周波数をオン、オフすることにより、等
測的に高電圧の直流出力電圧もオン、オフすることがで
き、パルス動作が可能となる。

レーザ出力とピアシング時間の関係は、第２図に示すよ
うに、レーザ出力が大きいほどピアシング時間が短くな
る。したがって、ピアシング時間を短くするためには、
レーザ出力を大きくすればよいことが分かる。

基本動作部１５の出力周波数とレーザ出力の間には、第
８図に示したように飽和点が存在する。

また、第３図に示すように、基本動作部１５の出力周波
数固定時のデユーティ比とレーザ出力との関係は、放電
管へのエネルギ注入時間が約３ミリ秒以下であれば、従
来飽和点にあったレーザ出力以上の出力までもが比例関
係にあることが判明した。これは、放電空間を通過する
レーザガスに関係するものであると考えられる。

一般に、エネルギ注入時間がレーザガスが放電管を通過
する時間内であれば、レーザ出力は注入エネルギに比例
して大きくなるが、通過時間以上においてエネルギを適
正値以上注入すれば、却って放電がアーク状に移行し、
レーザ出力が得られなくなることが知られている。そこ
でレーザガスが放電管を通過するのに必要とする前記３
ミリ秒以下の時間内に基本動作部１５の出力周波数のデ
ユーティ比をＮ倍すれば、Ｎ倍のレーザ出力が得られる
ことが分かる。ここで、Ｎの値は、高電圧電源４の基本
動作部１５内のスイチング素子の特性と最大ＣＷ比出力
時スイチング周波数とにより決まり、通常はＮ＝２が好
ましいが、スイチング素子の相違やＣＷ出力値の取り方
によって、それぞれ最適の値が存在する。

デユーティ比変換部２０に外部パルス信号１８を与える
と、ピアシング時においてはデユーティ比変換部２０で
は、各パルスの立ち上がりを検出し、各パルスごとに初
めの３ミリ秒以下の間だけ、基本動作部１５の出力周波
数のデユーティ比をＮ倍とすることができ、この間のレ
ーザ出力もＮ倍となり、ピアシング時間を短くすること
ができる。

第４図は本発明の第２の実施例を示しており、前記第１
の実施例と異なる点は、デユーティ比変換部２０が周波
数変換部２１に代わっていることであり、その他の構成
は前記第１の実施例と同じなので、重複した説明を省略
する。

第５図に示すように、基本動作部１５の出力周波数とレ
ーザ出力との関係は、放電管へのエネルギ注入時間が３
ミリ秒以下であれば、従来飽和点にあったレーザ出力以
上の出力までもが比例関係にあることが明らかになった
。このため、前記第１の実施例同様に、レーザガスが放
電管を通過するのに必要とする前記３ミリ秒以下の時間
内に基本動作部１５の出力周波数をＮ倍すれば、Ｎ倍の
レーザ出力が得られることになる。このＮの値は、高電
圧電源４の基本動作部１５内のスイチング素子の特性と
最大ＣＷ出力時のスイチング周波数とにより最大値が決
まり、通常はＮ＝２が好ましいが、スイチング素子の相
違やＣＷ出力値の取り方によって、最適の値が存在する
。

周波数変換部２１に外部パルス信号１８を与えると、ピ
アシング時においては周波数変換部２１では、各パルス
の立ち上がりを検出し、各パルスごとに初めの３ミリ秒
以下の間だけ、基本動作部の出力周波数をＮ倍とするこ
とができ、この間のレーザ出力もＮ倍となり、ピアシン
グ時間を短くすることができる。

発明の効果以上のように、本発明のガスレーザ発振装置の高電圧電
源は、外部からのレーザ出力設定信号に対応する周波数
を出力する基本動作部と、外部パルス信号により基本動
作部の出力周波数をオン。

オフさせるパルス動作部と、外部パルス信号により基本
動作部の出力周波数のデユーティ比をＮ倍とするデユー
ティ比変換部または出力周波数をＮ倍とする周波数変換
部を備えているので、ピアシング動作時に最大ＣＷ比出
力Ｎ倍のレーザ出力を得ることができ、加工時間を短縮
することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例を示すガスレーザ発振装
置における高電圧電源のブロック図、第２図はレーザ出
力とピアシング時間との関係を示すグラフ、第３図は本
発明の第１の実施例における基本動作部の出力周波数固
定時のデユーティ比とレーザ出力との関係を示すグラフ
、第４図は本発明の第２の実施例を示す高電圧電源のブ
ロック図、第５図は本発明の第２の実施例における基本
動作部の出力周波数とレーザ出力との関係を示すグラフ
、第６図は従来のガスレーザ発振装置の一例を示す概略
構成図、第７図は同ガスレーザ発振装置における高電圧
電源のブロック図、第８図は従来の基本動作部の出力周
波数とレーザ出力との関係を示すグラフである。１・・・放電管、２，３・・・電極、４・・・高電圧電
源、５・・・放電空間、６・・・全反射鏡、７・・・部
分反射鏡、８・・・レーザビーム、９・・・送気管、１
０・・・レーザガスの流れ方向、１１．１２・・・熱交
換器、１３・・・送風機、１４・・・出力設定信号、１
５・・・基本動作部、１６・・・高電圧高周波トランス
部、１７・・・高電圧整流平滑回路部、１８・・・外部
パルス信号、１９・・・パルス動作部、２０・・・デユ
ーティ比変換部、２１・・・周波数変換部。ＩＩＰＪ１図代理人の氏名　　弁理士　蔵　合　正　博第２図第３図デユーティ比（χ）基本動作部の出力周波数ｆｋＨｚ）第４図第６図第７図基本動作部の出力周波数［ｋＨｚ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）絶縁体からなる放電管内を光軸方向に送風機によ
りレーザガスを流し、前記放電管の両端に設けられた電
極間に高電圧電源を接続し、前記放電管内に放電を発生
させ、この放電をレーザ励起源として前記放電管の軸方
向にレーザビームを発生するガスレーザ発振装置におい
て、前記高電圧電源が、外部からのレーザ出力設定信号
に対応する周波数を出力する基本動作部と、前記基本動
作部からの出力周波数を高電圧に昇圧する高電圧高周波
トランス部と、前記高電圧を直流平滑する高電圧整流平
滑回路部と、外部パルス信号により前記基本動作部の出
力周波数をオン、オフするパルス動作部と、前記外部パ
ルス信号により前記基本動作部の出力周波数のデューテ
ィ比をＮ倍とするデューティ比変換部とを備えたことを
特徴とするガスレーザ発振装置。
（２）高電圧電源によるエネルギ注入開始から３ミリ秒
以内においてデューティ比をＮ倍とする請求項（１）記
載のガスレーザ発振装置。
（３）デューティ比変換部の代わりに外部パルス信号に
より基本動作部の出力周波数をＮ倍とする周波数変換部
を備えた請求項（１）記載のガスレーザ発振装置。
（４）高電圧電源によるエネルギ注入開始から３ミリ秒
以内において出力周波数をＮ倍とする請求項（３）記載
のガスレーザ発振装置。