JPH0464476B2

JPH0464476B2 -

Info

Publication number: JPH0464476B2
Application number: JP60262724A
Authority: JP
Inventors: Kuringeru Hansu
Original assignee: Trumpf SE and Co KG
Current assignee: Trumpf SE and Co KG
Priority date: 1984-11-24
Filing date: 1985-11-25
Publication date: 1992-10-15
Also published as: JPS61198694A; DE3442898A1

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、レーザ光束に沿い流動するレーザガ
スを収容する管状体および少くとも２つのエネル
ギ供給用電極を有し、その場合レーザガス流を多
数の連続する分流に分割するため管状体に多数の
ガス入口および−出口が配置され、かつ管状体が
これら入口および出口により偶数の、少くとも２
つの流動区間に分割され、かつ隣接する流動区間
の入口並びに出口が合せられ、並びにそれぞれの
分流がそれぞれ１つのまたは共通の冷却装置を貫
流するガスレーザに関する。

従来の技術このようなレーザの作動に際し熱が生じ、これ
ができるだけ完全かつ迅速に導出される必要があ
る。低出力レーザの場合、熱導出の難点は、例え
ば工業的に薄鈑等の切断に使用されるような高出
力レーザの場合よりも明白にわずかである。熱が
不十分に導出されるにすぎない場合、このことが
結果として無視しえない出力低減を生じる。

ガスレーザの場合、レーザ冷却が、レーザガス
を冷却することにより行なわれることがすでに公
知である。このことは、レーザガスが冷却循環系
中を流動し、この循環系が部分的に管状体により
形成されかつ循環系中に相応する冷却装置が配置
されていることを表わす。

発明が解決しようとする問題点ところで本発明の課題は、前記せる種類のガス
レーザを、これが高出力で使用可能でありかつで
きるだけわずかな出力損失で作動するように発展
させることである。

問題点を解決するための手段本発明によれば、この課題を解決するため、前
述のガスレーザにおいて、高周波エネルギを交差
入力する２つの電極が形成されかつこれらが管状
体の長手に沿い相互に対向して取付けられ、その
場合それぞれの電極が、管状体の長手方向に連続
的に配置された部分電極に分割され、かつ部分電
極対がそれぞれの分流に所属され、部分電極対が
管状体の円周方向に互いに転位して配置されかつ
最低１つの電極対または最低１つの区間が、ガス
流ないしはレーザ光線に対して旋回可能に配置さ
れていることが提案される。

従つて、このガスレーザの場合、レーザガス
が、他の種類のレーザから公知の方法で冷却装置
を使用し冷却されるが、但しガス導管が特別な方
法で形成される。大体において、管状体中のガス
流が分流に分割され、これら分流が、それぞれ管
状体から導出されかつ再び供給されかつ連続的に
全ての管状体を満たす。もはやガスが管状体のわ
ずかに１部分の距離を貫流するにすぎないので、
ガスがそのわずかな滞留時間により１方で著るし
く昇温せず、かつこれにより他方で１つの位置だ
けでなく、多数の位置にそれぞれ冷却されたレー
ザガスが供給される。総じてこのことが、管状体
中の温度を低く維持しかつ目的とする出力増大を
惹起する。レーザガスの入口および出口を有利に
配置し並びに流動技術的に有利に形成しうるた
め、管状体の全長にわたつて延びる、高周波エネ
ルギ入力用の２つの電極の代りに、管状体の長手
方向に距離をおいて連続的に取付けられた部分電
極ないしは、とくに同じ長さの部分電極を有する
部分電極対を使用する。部分電極の対向距離は、
レーザガス用入口および出口の占有面積に応じ、
かつ少くとも、直線状に長手方向に延びる管状体
の場合はできるだけ小さくなければならない。

理論的には、レーザガスの分流をそれぞれ冷却
することができるが、但しこのことが比較的大き
い装置費用および所要面積を生じる。従つて有利
な解決は、遅くとも共通の冷却装置の入口でガス
分流を統合することである。同じことが、返流す
べき冷却された分流にも該当する。

本発明の殊に有利な実施例は、管状体のそれぞ
れの終端部にガス入口が配置されていることであ
る。前記せるように、流入するガスは流出するガ
スよりも低温であり、かつ従つて管状体の２つの
終端部範囲内での低温空気分流の導入が管終端部
の低温維持をもたらす。この位置に、公知の方法
でレーザミラー、すなわち終端部ミラー、および
部分的に透過性のいわゆる出力ミラーが配置され
る。ミラーの取付け部材が感熱性であるので、管
状体は、これら範囲内の低温空気分流により冷却
するのが極めて有利である。他方でこのことは、
管状体の長手方向に見て全ての出口が前記入口間
に配置されることを表わす。管状体を最低２つの
流動区間に分割することにより２つのガス分流が
得られるのであるが、但しそのためにまた必然的
に相応に４つの入口および出口が配置される必要
はない。例えば、２つのガス分流の場合、２つの
入口および１つの出口で十分である。同じこと
が、多数の流動区間ないしは分流にも適用され
る。

大きいレーザ出力が、結果的に長い管状体とな
る。それにもかかわらずこのガスレーザを取扱い
にくい長さとしないため、本発明をさらに発展さ
せ、管状体がＵ字形の形状を有することが提案さ
れる。いわゆる“折たたまれた”（gefaltete）レ
ーザが、種々の種類の実施形態ですでに公知であ
る。このものは、前記せる２つの終端部ミラーの
ほかに付加的な偏向ミラーを有する。Ｕ字形の場
合、Ｕ字脚の長手軸に対し45°下に傾斜せる２つ
の偏向ミラーが必要である。これらミラーが、Ｕ
字脚からＵ字横桁への移行部に配置される。

本発明の１実施例は、自由なＵ字脚終端部の範
囲内にも、またＵ字横桁に接続するＵ字脚終端部
の範囲内にもそれぞれ１つの入口が配置され、か
つＵ字脚の中央範囲内にそれぞれ１つの出口が配
置されることである。このことは、それぞれのＵ
字脚の分流が相互に向流し、かつこれらが共通の
出口を経て管状体から導出されることを表わす。
従つてこの実施例の場合、４つの入口および、大
体において２重出口として形成された２つの出口
で十分である。また明白に、できるだけ付近に隣
接する２つの個々の出口を備えることも考慮可能
であるが、但し“２重出口”を有する構造が有利
である。それぞれのＵ字脚が２つの区間ではな
く、３つまたはそれ以上の区間に分割されている
場合、前記実施例がこの実施形態にも同じく適用
される。

本発明のもう１つの実施例によれば、自由Ｕ字
脚終端部の入口、およびＵ字横桁に接続するＵ字
脚終端部の入口、並びに２つの出口ないしは２重
出口が、流動状態に応じ統合されるかまたはそれ
ぞれ相互に、例えば短管を経て結合されることが
提案される。この方法で、４つの流動区間を有す
る実施形態の場合、冷却装置へのないしはこの装
置からの供給−および排出管の数が１つの供給管
および２つの返流管ないしは１つの分岐返流管に
低減される。これら導管の数は、６，８およびそ
れ以上の流動区間への分割が行なわれた場合明白
に増大する。しかし同じくこのような実施形態の
場合も、入口および出口が本発明の前記構造によ
り統合される。さらに、Ｕ字横桁に接続する区間
に対する冷却されたガス流の同時の供給がＵ字横
桁自体でも行なわれることができる。

本発明の他の変法は、全ての部分電極が共通の
高周波発生装置に接続されていることを特徴とす
る。従つてまた部分的気流と同じく、部分電極の
回路が、電極の部分電極への分割にもかかわらず
不断に１つの発生装置を必要とするにすぎないよ
うに統合される。さらに殊に有利なのは、レーザ
ガスの分流が管状体を最低50ｍ／秒の高速度で貫
流し、すなわち高速流レーザが挙げられることで
ある。すでに前記に詳説したように、管状体中の
ガスの加熱を最低に制限しかつ吸収された熱をで
きるだけ迅速に除去する必要がある。これら分流
により、一定の流速で管状体中のわずかな滞留時
間が達成され、かつこの滞留時間が、流速を殊に
大きく選択した場合に最小となる。

電極対をそれぞれ同じ方向に普通に配列した場
合、光束中の不均質なエネルギ分布が得られ、こ
のことが１方で収束性に不利に作用しかつ他方で
効率を低減させる。

本発明により、部分電極対が管状体の円周方向
に互いに転位して配置されていることによつて、
ガス噴流中のできるだけ均質なエネルギ分布を有
するレーザをつくり出すことが達成される。

最低１つの電極対または最低１つの区間が、ガ
ス流ないしはレーザ光線に対して旋回可能に配置
されている本発明の特徴により、ガス噴流中のエ
ネルギ分布の形を調節することができ、たとえば
ピーク形の代りに楔形にすることができる。この
場合、所望のエネルギ形状に応じ、旋回を小さい
かまたは大きい角度で実施することができる。殊
に簡単な種類の旋回装置が、電極対またはそれら
の区間をガス管に固定結合しかつこれを多数の区
間に分割し、その最低１つの区間を旋回可能に取
付けた場合に得られる。この場合有利なのが、旋
回可能な電極ないしは管区間を調節装置に接続
し、その結果調節が制御装置またはプログラム制
御により実施されうることである。さらにまた、
作動工程中に意図せざる旋回を阻止するため、ロ
ツク装置が備えられる。

実施例以下に、本発明を図面実施例につき詳説する。

このガスレーザは、有利に円形の内径−および
外径断面を有する管状体１を有し、この管状体中
にレーザガス、有利にCO₂ガスもまたレーザ光束
も配置される。２つの終端部に、ミラーユニツト
３ないしは４は取付けられている。ミラーユニツ
ト４に終端ミラーが取付けられるとともに、ミラ
ーユニツト３に部分的に透過性のいわゆる出力ミ
ラーが配置される。この出力ミラーを経て、形成
されたレーザ光束が射出し、かつこの光束がレー
ザ供給管５を経て作業位置等に達する。有利に、
管状体１がＵ字形に形成され、それによりその長
さが半分に低減される。とりわけこのことが、レ
ーザ光束用の２つの偏向ミラー６および７の取付
けを必要とする。

レーザ光束の形成に所要のエネルギが、管状体
に、相対向する２つの電極を経て供給され、従つ
て交差入力を有するガスレーザが挙げられる。こ
のレーザは、高周波発生装置８から生じる高周波
エネルギで作動される。

本発明の特徴によれば、前記せるように管状体
の長手方向に延びかつ管状体のそれぞれ部分的外
周を包囲する２つの電極が、部分電極９，１０，
１１，１２，１３，１４，１５，１６に分割され
ている。この場合、それぞれ同じ長さ、同じ大き
さ並びに同じ形状の部分電極９および１０ないし
は１１および１２ないしは１３および１４ないし
は１５および１６が１つの部分電極対を形成す
る。全ての部分電極ないしは部分電極対が、１点
鎖線により示した導線を経て共通の唯一の高周波
発生装置８に接続されている。

電極だけでなく、公知の方法で管状体から導出
されかつ外部で冷却されるレーザガス流も分割さ
れ、それも詳しくは連続する部分流１７，１８，
１９および２０に分割されている。このことは、
レーザガスがそれぞれ管状体の１部分の距離を流
動するにすぎず、かつその後に冷却のため導出さ
れることを表わす。このレーザガス流の分割を実
施しうるため、管状体が多数のガス入口および−
出口を有する。それぞれの分流自体に１つの入口
および１つの出口が付属するが、但しこれらを少
くとも部分的に統合することもできる。ミラー部
分、それも詳しくはミラーユニツト３および４の
範囲内でもまた偏向ミラー６および７の範囲内で
も加熱されたレーザガスが有害である、それとい
うのもこれがミラーおよび／またはその調節に不
利に作用するので、実施例によれば、ミラーユニ
ツト３および４の範囲内にもまた偏向ミラー６お
よび７の範囲内にもそれぞれ１つの入口２１，２
２，２３，２４を配置することが提案される。こ
の場合有利に、１方で入口２１および２２、他方
で入口２３および２４が、管路２５ないしは２６
等を経て流動状態に相応に相互に接続される。そ
れぞれの管路に供給管２７ないしは２８が導か
れ、これら供給管がブロワ２９の１つのあるいは
また２つの別々の出口に接続され、このブロワが
冷却せるガスを場合により導管３０を経てレーザ
ガス冷却装置３１から吸入する。加熱されたレー
ザガスが、この冷却装置に、有利に共通の供給管
３２を経て流入する。

分流１７および１８の出口が、共通の出口に統
合されている。類似に、共通の出口３４が分流１
９および２０に備えられる。排出装置３５中で、
２つの“２重出口”３３および３４が、概念的に
示した管路３６を経て相互に接続され、この管路
自体が共通の供給管３２に接続されている。有利
に、この供給管が、図面において例えば円形３７
により表わされた位置に接続する。同じことが、
管路２５および２６にも該当する。管路２５およ
び２６の範囲内に有利に同じに形成された供給装
置３８および３９が、排出装置３５に相応する。

第２図による実施例において、電極対４０〜４
３が、ガス流中のできるだけ均質なエネルギ分布
を得るため、第３図から明白なように管状体１の
円周方向に食違いに配置されている。電極対の角
度位置を相互に任意に調節しうるため、図示され
ていないが、電極対の配置された管部材が他の管
部材に対し旋回可能に配置され、その場合これら
電極対が所属の管部材に固定されている。第４図
は、管部材に歯車４４が取付けられ、この歯車に
ピニオン４５が嵌まることを示す。このピニオン
が図示せざる調節装置に接続され、調節装置自体
がプログラム制御装置等に接続されていることが
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明による装置のそれ
ぞれ１実施例を示す略示縦断面図、第３図はそれ
ぞれの電極対の角度位置を例示する横断面図、お
よび第４図は管部材の旋回駆動装置の１実施例を
略示する横断面図である。１……管状体、３，４……ミラーユニツト、５
……レーザ供給管、６，７……偏向ミラー、８…
…高周波発生装置、９〜１６……部分電極、９，
１０，１１，１２，１３，１４，１５，１６……
部分電極対、１７〜２０……レーザガスの部分
流、２１〜２４……ガス入口、２５，２６……管
路、２７，２８……ガス供給管、２９……ブロ
ワ、３０……ガス導管、３１……ガス冷却装置、
３２……ガス供給管、３３，３４……共通のガス
出口、３５……ガス排出装置、３６……管路、３
７……供給管接続位置、３８，３９……ガス供給
装置、４０〜４３……電極対、４４……歯車、４
５……ピニオン。

Claims

【特許請求の範囲】１レーザ光束に沿い流動するレーザガスを収容
する管状体１および少くとも２つのエネルギ供給
用電極を有し、その場合レーザガス流を多数の連
続する分流１７，１８，１９，２０に分割するた
め管状体１に多数のガス入口および−出口２１〜
２４，３３，３４が存在し、かつ管状体１がこれ
ら入口および出口により偶数の、少くとも２つの
流動区間に分割され、かつ隣接する流動区間の入
口並びに出口が合せられており、並びにそれぞれ
の分流がそれぞれ１つのまたは共通の冷却装置３
１を貫流する装置において、高周波エネルギを交
差入力する２つの電極が形成されかつこれらが管
状体の長手方向に相互に対向して取付けられ、そ
の場合それぞれの電極は、管状体の長手方向に連
続的に配置された部分電極９〜１６に分割され、
かつ各分流１７〜２０に１つの部分電極対９，１
０，１１，１２；１３，１４，１５，１６が所属
され、部分電極対４０，４１，４２，４３が管状
体１の円周方向に互いに転位して配置されかつ少
なくとも１つの電極対４０〜４３または少なくと
も１つの区間が、ガス流ないしはレーザ光束に対
して旋回可能に配置されていることを特徴とする
高周波エネルギの交差入力装置を有するガスレー
ザ。２管状体１がＵ字形の形状を有することを特徴
とする、特許請求の範囲第１項記載のガスレー
ザ。３自由Ｕ字脚終端部の範囲内にもまたＵ字横桁
に接続するＵ字脚終端部の範囲内にもそれぞれ１
つの入口２１，２２，２３，２４が配置され、か
つＵ字脚の中央範囲内にそれぞれ１つの出口３
３，３４が配置されていることを特徴とする、特
許請求の範囲第２項記載のガスレーザ。４自由Ｕ字脚終端部の入口２１，２２、および
Ｕ字横桁に接続するＵ字脚終端部の入口２３，２
４、並びに２つの出口３３，３４が、流れに従つ
て統合されるかまたはそれぞれ相互に接続されて
いることを特徴とする、特許請求の範囲第３項記
載のガスレーザ。５全ての部分電極９〜１６が共通の高周波発生
装置８に接続されていることを特徴とする、特許
請求の範囲第１項から第４項までのいずれか１項
に記載のガスレーザ。６管状体１の両終端部のそれぞれにガス入口２
１，２２が配置されている、特許請求の範囲第１
項から第５項までのいずれか１項記載のガスレー
ザ。７電極対４０〜４３またはその区間が管状体１
に固定結合され、かつこの管状体が多数の区間に
分割され、その最低１つが旋回可能に取付けられ
ている、特許請求の範囲第６項記載のガスレー
ザ。８旋回可能に取付けられた電極対４０〜４３な
いしは電極対を支持する管部材に調節装置４４，
４５が結合されている、特許請求の範囲第１項か
ら第７項までのいずれか１項に記載のガスレー
ザ。９旋回可能な電極対ないしは、電極対を支持す
る旋回可能な管部材に、ロツク装置が備えられて
いる、特許請求の範囲第１項から第８項までのい
ずれか１項に記載のガスレーザ。