JPH07227688A - ガスレ−ザ加工機 - Google Patents

ガスレ−ザ加工機

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JPH07227688A
JPH07227688A JP6047696A JP4769694A JPH07227688A JP H07227688 A JPH07227688 A JP H07227688A JP 6047696 A JP6047696 A JP 6047696A JP 4769694 A JP4769694 A JP 4769694A JP H07227688 A JPH07227688 A JP H07227688A
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JP
Japan
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cooling water
cooling
blower
gas laser
gas
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Pending
Application number
JP6047696A
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English (en)
Inventor
Tatsuya Daito
達哉 大東
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Daihen Corp
Original Assignee
Daihen Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 冷却水循環装置を複雑で高価にすることな
く、また、外部光学部品に結露の発生がなく一定の温度
で冷却する、歪の無い信頼性の高いガスレーザ加工機を
提供する。 【構成】 ガスレーザ発振器から出射されたレーザ光
を、外部光学部品を介して伝送し、最終段に設けた集光
装置で集光してワークに照射し、所定の加工を行うガス
レーザ加工機に適用される。その特徴は、外部光学部品
を冷却する冷却水は、ブロアを冷却した後にその冷却
水、または、ブロアの圧縮熱によって温度上昇したガス
の熱を除去するための熱交換器を冷却した後にその冷却
水によって冷却するガスレーザ加工機。及びブロアまた
は熱交換器の冷却水流量を調節することによって、外部
光学部品を冷却する冷却水温度を変えるガスレーザ加工
機。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ガスレーザ加工機の外
部光学部品の冷却に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ガスレーザ加工機は、ガスレーザ発振器
1から発振したレーザ光を外部の光学部品で反射してト
ーチ34へ導き、集光レンズ33によってレーザ光を集
光し、ワーク37に照射して切断、溶接等を行う装置で
ある。図1は、従来のガスレーザ加工機の構成図であ
る。
【0003】同図において、1はガスレーザ発振器であ
って、2は放電管である。この放電管2の両端には、全
反射鏡3及び部分反射鏡4が設けられている。放電管2
内には、陽極5及び陰極6(以下、放電電極という)が
設けられ、直流高圧電源7に連結されている。8はレー
ザガスを循環させるためのブロア、9aはブロア8の圧
縮熱によって温度上昇したレーザガスの熱を除去するた
めの第1の熱交換器、9bは放電によって温度上昇した
レーザガスの熱を除去するための第2の熱交換器であ
る。放電管2にはレーザガス循環用の配管(往路)10
a及びレーザガス循環用の配管(復路)10bの一端が
接続されており、他端は第1の熱交換器9a及び第2の
熱交換器9bに各々接続されている。
【0004】30はレーザ発振器1から出射されたレー
ザ光を反射し、トーチ34まで導くための外部ミラー、
31は外部ミラーを保持するためのミラーカバー、32
は外部ミラー30及びミラーカバー31を保持するミラ
ーブロック、33はレーザ光を集光するための集光レン
ズ、34は内部に集光レンズ33を保持し、ワーク37
を加工するためのトーチ、35及び36はレーザ発振器
1とミラーブロック32及びミラーブロック32とトー
チ34との間のレーザ光の光路を保護するための第1の
保護パイプ及び第2の保護パイプである。
【0005】20は冷却水を一定の温度、例えば20℃
にコントロールし、一定流量を圧送する冷却水循環装置
である。21a乃至21d及び22a乃至22dは、一
端が冷却水循環装置20に接続され、他端がブロア8及
び第1の熱交換器9a及び第2の熱交換器9bに各々接
続された冷却水配管である。23a乃至23cは外部ミ
ラー30及び集光レンズ33(以下、外部光学部品とい
う)を冷却するための冷却水を流す冷却水配管であり、
ガスレーザ発振器1を冷却するための冷却水配管21a
から分岐されており、外部光学部品及び冷却水配管22
aに接続されている。
【0006】図1の装置において、運転開始時には図示
していない真空ポンプを駆動すると、放電管2、ブロア
8、第1の熱交換器9a、第2の熱交換器9b及びレー
ザガス循環用の配管(往路)10a、レーザガス循環用
の配管(復路)10b内が排気されて、次第に圧力が低
下する。このときの圧力が所定の値まで低下した後に、
図示していないガス供給源よりCO2 、N2 、He等の
混合ガスを供給する。
【0007】次に冷却水循環装置20を駆動し、一定温
度、一定流量の冷却水がガスレーザ発振器1、外部ミラ
ー30及び集光レンズ33に各々供給される。供給され
ると同時にブロア8を駆動させてガスを矢印の方向に循
環させると、圧力は次第に高くなって、所定の値に到達
した後一定に保たれる。この時、ブロア8の前後の圧力
は一定している。すなわち、ブロア8は、一定のレーザ
ガスを圧縮する仕事を行っている。このためにブロア8
の発熱は一定し、その結果冷却水配管21cから供給さ
れた冷却水は一定の熱量をブロア8から除去する。この
ために、ブロア8の冷却水配管22c内の冷却水温度
は、冷却水配管21a内の冷却水温度よりもブロア8か
ら一定熱量を除去した分だけ高く、かつ一定の温度に保
たれている。また、第1の熱交換器9aに入るレーザガ
スの温度も一定であるので、除去される熱量も一定であ
り、第1の熱交換器9aの配管22b内の冷却水温度も
同様に配管21a内の冷却水温度よりも高く、かつ、一
定の温度に保たれている。
【0008】次に放電電極5と6との間に直流高圧電源
7によって高電圧を印加してグロー放電を発生させて、
レーザ光が部分反射鏡4から出射される。この出射した
レーザ光が外部ミラー30によってトーチ34に導か
れ、ワーク37を加工する。このとき放電電極間に印加
される電力は任意に調整するために、第2の熱交換器9
bに入ってくるレーザガスの温度が変化する。従って、
除去される熱量が変化し、冷却水配管22dの冷却水温
度は変化する。以上のように冷却水循環装置20が駆動
されると、外部ミラー30及び集光レンズ33には外部
光学部品を冷却するための冷却水配管23a乃至23c
を通して冷却水が流れる。
【0009】図2は他の従来のガスレーザ加工機の構成
図である。外部ミラー30及び集光レンズ33を冷却す
る冷却水配管23aの途中に電磁弁40が接続されてい
る。放電電極5と6との間に高電圧が印加されたとき、
すなわちガスレーザ発振器1の発振と同時に電磁弁40
が開き、冷却水が流れて冷却を行う。図2における他の
構成部品は図1と同様なので説明を省略する。
【0010】図3は他の従来のガスレーザ加工機の構成
図である。ガスレーザ発振器1の冷却用と外部光学部品
の冷却用と2系統の冷却水を供給する冷却水循環装置を
備えている。なお、ガスレーザ発振器1の内部の構成は
図1と同様なので省略する。他の同じ構成部品にも同じ
符号を付して説明を省略する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】図1のガスレーザ加工
機において、たとえば20℃に設定された冷却水がガス
レーザ発振器1に流れると外部ミラー30、集光レンズ
33等にも流れる。このために、外部ミラー30、集光
レンズ33等は一定の温度で冷却されるため、歪を生じ
ることはないが、周囲環境が高温多湿時には過冷却され
て、外部ミラー30の表面に結露が生じる。この状態で
レーザ光が外部ミラー30に照射されると結露によりレ
ーザ光の吸収が多くなって、外部ミラー30の破損が生
じる。逆に、冷却水の設定温度を上げると外部ミラー3
0は結露を生じないが、ガスレーザ発振器1の冷却が不
十分となる。
【0012】図2のガスレーザ加工機において、レーザ
光が外部へ出射するときに電磁弁40が開き外部ミラー
30、集光レンズ33等へ冷却水が流れる。しかし、冷
却水温度は図1の場合と同様に低いためにレーザ出力が
低い場合には、外部ミラー30が過冷却されて結露が生
じる。また、電磁弁40及びそれに伴う配線が必要とな
り、装置が複雑になる。
【0013】図3のガスレーザ加工機においては、ガス
レーザ発振器1を冷却するための冷却水温度を低く設定
し、また、外部光学部品を冷却するための冷却水温度を
高く設定することにより、ガスレーザ発振器1の冷却を
十分行い、かつ外部光学部品は結露を生じないが、冷却
水の温度コントロール装置及び、冷却水圧送ポンプが2
系統必要となるために、冷却水循環装置20の配管が複
雑で高価になる。
【0014】本発明の目的は、冷却水循環装置20を複
雑で高価にすることなく、外部光学部品に結露の発生が
なくて歪の生じない信頼性の高いガスレーザ加工機を提
供することである。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガスレーザ発
振器1から出射したレーザ光が、外部光学部品を介して
ワーク37に照射し、所定の加工を行うガスレーザ加工
機に適用される。
【0016】請求項1に記載したガスレーザ加工機の特
徴は、外部光学部品を冷却する冷却水は図4の構成図に
示すように、ブロア8を冷却した後にその冷却水を用い
て冷却するガスレーザ加工機である。
【0017】請求項2に記載したガスレーザ加工機の特
徴は、外部光学部品を冷却する冷却水は図5の構成図に
示すように、ブロア8の圧縮熱によって温度上昇したレ
ーザガスの熱を除去するための第1の熱交換器9aを冷
却した後にその冷却水を用いて冷却するガスレーザ加工
機である。
【0018】請求項3に記載したガスレーザ加工機の特
徴は、図6の構成図に示すように、前述したブロア8又
は第1の熱交換器9aの冷却水流量を調節することによ
って、外部光学部品を冷却する冷却水温度を変えるガス
レーザ加工機である。
【0019】
【実施例1】図4は、請求項1のガスレーザ加工機を実
施する構成図であり図1に相当する図である。なお図1
と同じ構成部品には、同じ符号を付してある。図4にお
いて、外部光学部品を冷却するための冷却水を流す冷却
水配管230aは、ブロア8を冷却した後にその冷却水
配管22cにおいて分岐され外部光学部品及び冷却水配
管22aに接続されている。ガスレーザ発振器の稼働
は、従来技術と同様であり、図示していない真空ポンプ
によって放電管2、レーザガス循環用の配管(往路)1
0a、レーザガス循環用の配管(復路)10b等の内部
を排気後レーザガスを供給してブロア8によってレーザ
ガスを循環させる。同時に、冷却水循環装置20から冷
却水が供給されてガスレーザ発振器1の内部のブロア
8、第1の熱交換器9a、第2の熱交換器9b等を冷却
すると共に、外部ミラー30及び集光レンズ33を冷却
する。冷却した後、放電電極5と6との間に直流高圧電
源7によって高電圧を印加して、グロー放電を発生させ
る。
【0020】ガスレーザ発振器1が定常の運転を行って
いる場合には、ブロア8の前後の圧力は一定している。
すなわちブロア8は一定のレーザ媒質を圧縮する仕事を
行っている。このために、ブロア8の発熱量は一定し、
その結果、冷却水配管21cから供給された冷却水は、
一定の熱量をブロア8から除去する。このために、冷却
水配管22c内の冷却水温度は冷却水配管21a内の冷
却水温度よりも高く、かつ一定の温度に保たれている。
外部ミラー30及び集光レンズ33は、冷却水配管22
cから分岐された冷却水配管230aを通る冷却水によ
って冷却されているために、電磁弁40及びそれに伴う
配線を設けた装置、冷却水の温度コントロール装置等の
特別な装置を必要とすることなく冷却水温度が高く、か
つ温度が一定の冷却水を供給することができる。従っ
て、外部光学部品に結露が生じることなく、歪も生じな
い。
【0021】
【実施例2】図5は、請求項2のガスレーザ加工機を実
施する構成図である。なお図4と同じ構成部品には同じ
符号を付して説明を省略する。外部光学部品を冷却する
ための冷却水を流す冷却水配管231a乃至231c
は、ブロア8の圧縮熱によって温度上昇したレーザガス
の熱を除去するための第1の熱交換器9aを冷却した後
にその冷却水配管22bから分岐され外部光学部品を通
じて冷却水配管22aに接続されている。
【0022】ガスレーザ発振器1が定常の運転を行って
いる場合には、実施例1と同様にブロア8においてレー
ザガスは一定の熱量を与えられ、第1の熱交換器9aで
の除去熱量も一定している。その結果、冷却水配管22
b内の冷却水温度は、冷却水配管21a内の冷却水温度
よりも高く、かつ一定の温度に保たれている。すなわ
ち、冷却水配管231aは、冷却水配管22bから分岐
しても図4と同様の効果が得られる。
【0023】
【実施例3】図6は、請求項3のガスレーザ加工機を実
施する構成図である。なお図4と同じ構成部品には同じ
符号を付して説明を省略する。ブロア8を冷却するため
の冷却水配管21cの途中に流量調節器400を接続し
て冷却水流量を調整することによって、外部光学部品を
冷却するための冷却水温度を任意に設定することができ
る。
【0024】以上の説明は、高速軸流型ガスレーザ発振
器のブロアの場合を示したが、他のガスレーザ方式の発
振器のブロア、ファン等の送風器の場合でも同様の効果
が得られる。
【0025】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
においては、ガスレーザ発振器1を冷却する冷却水温度
を上げることなく、かつ冷却水循環装置20を複雑、高
価にすることなく外部ミラー30及び集光レンズ33に
結露が生ずることなく一定の温度で冷却することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の第1の実施例の外部光学部品の冷却系統
を示す構成図
【図2】従来の第2の実施例の外部光学部品の冷却系統
を示す構成図
【図3】従来の第3の実施例の外部光学部品の冷却系統
を示す構成図
【図4】本発明の第1の実施例の外部光学部品の冷却系
統を示す構成図
【図5】本発明の第2の実施例の外部光学部品の冷却系
統を示す構成図
【図6】本発明の第3の実施例の外部光学部品の冷却系
統を示す構成図
【符号の説明】
1 ガスレーザ発振器 2 放電管 3 全反射鏡 4 部分反射鏡 5 陽極 6 陰極 7 直流高圧電源 8 ブロア 9a 第1の熱交換器 9b 第2の熱交換器 10a レーザガス循環用の配管(往路) 10b レーザガス循環用の配管(復路) 30 外部ミラー 31 ミラーカバー 32 ミラーブロック 33 集光レンズ 34 トーチ 35 第1の保護パイプ 36 第2の保護パイプ 37 ワーク 20 冷却水循環装置 21a,21b,21c,21d 冷却水配管(往路) 22a,22b,22c,22d 冷却水配管(復路) 23a,23b,23c 外部光学部品を冷却
するための冷却水配管 230a,230b,230c 外部光学部品を冷却
するための冷却水配管 231a,231b,231c 外部光学部品を冷却
するための冷却水配管 40 電磁弁 400 流量調節器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01S 3/041

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスレーザ発振器から出射されたレーザ
    光が、外部光学部品を介して伝送し、最終段に設けた集
    光装置で集光してワークに照射し所定の加工を行うガス
    レーザ加工機において、ガスレーザ加工機に組み込まれ
    たブロアを冷却する配管路の後に、前記外部光学部品を
    冷却する冷却水配管路を設けたガスレーザ加工機。
  2. 【請求項2】 ガスレーザ発振器から出射されたレーザ
    光が、外部光学部品を介して伝送し、最終段に設けた集
    光装置で集光してワークに照射し所定の加工を行うガス
    レーザ加工機において、ブロアの圧縮熱によって温度上
    昇したガスの熱を除去する熱交換器を冷却する配管路の
    後に、前記外部光学部品を冷却する冷却水配管路を設け
    たガスレーザ加工機。
  3. 【請求項3】 ガスレーザ発振器から出射されたレーザ
    光が、外部光学部品を介して伝送し、最終段に設けた集
    光装置で集光してワークに照射し所定の加工を行うガス
    レーザ加工機において、ブロア及び熱交換器の冷却水流
    量を調整する流量調節器を備えた配管路の後に、前記外
    部光学部品を冷却する冷却水配管路を設けたガスレーザ
    加工機。
JP6047696A 1994-02-22 1994-02-22 ガスレ−ザ加工機 Pending JPH07227688A (ja)

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