JPH1056222A - Gas laser oscillator - Google Patents

Gas laser oscillator

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JPH1056222A
JPH1056222A JP21095096A JP21095096A JPH1056222A JP H1056222 A JPH1056222 A JP H1056222A JP 21095096 A JP21095096 A JP 21095096A JP 21095096 A JP21095096 A JP 21095096A JP H1056222 A JPH1056222 A JP H1056222A
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JP
Japan
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laser
gas
vibration
pipe
blower
Prior art date
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Pending
Application number
JP21095096A
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Japanese (ja)
Inventor
Satoshi Eguchi
聡 江口
Takayuki Yamashita
隆之 山下
Hiroyuki Hayashikawa
洋之 林川
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a gas laser oscillator conducting laser beam machining of high quality, while pressure pulses of a laser gas are prevented. SOLUTION: An excellent vibrating pipe such as a bellows 11 to which a vibration-isolating member 12 converting a vibration energy to a thermal energy is fitted is interposed in a gas circulating path interconnecting an optical resonator and a blower 1 circulating a laser gas in this gas laser oscillator. The pressure pulse of the laser gas is absorbed by the vibration isolating-member 12 via the excellent vibrating pipe such as a bellows 11 to obtain a laser beam in which the output pulse is reduced.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明はレーザガス圧変動に
伴うレーザ出力変動を低減するガスレーザ発振装置に関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas laser oscillating device for reducing laser output fluctuations due to laser gas pressure fluctuations.

【0002】[0002]

【従来の技術】以下、従来のガスレーザ発振装置につい
て説明する。図4は従来のガスレーザ発振装置の構造を
示すものである。図4において、1は送風機、2はレー
ザ放電管、3,4はレーザ放電管2近辺に設置した電極
3,4、5は電極3,4に接続した高電圧電源、6は放
電空間、7は全反射鏡、8は部分透過型反射鏡、9はガ
スクーラ、10は金属パイプを用いたガス循環系路であ
る。
2. Description of the Related Art A conventional gas laser oscillation device will be described below. FIG. 4 shows the structure of a conventional gas laser oscillation device. In FIG. 4, reference numeral 1 denotes a blower, 2 denotes a laser discharge tube, 3 and 4 denote electrodes 3, 4, and 5 disposed near the laser discharge tube 2, high-voltage power supplies connected to the electrodes 3 and 4, 6 denotes a discharge space, 7 Is a total reflection mirror, 8 is a partially transmission type reflection mirror, 9 is a gas cooler, and 10 is a gas circulation path using a metal pipe.

【0003】以上のように構成されたガスレーザ発振装
置について、その動作について説明する。まず送風機1
によりガス循環系路10を通し、レーザ放電管2にレー
ザガスを強制的に循環させる。このとき高電圧電源5に
接続された電極3,4から放電空間6にグロー放電を発
生させる。このグロー放電により励起されたレーザガス
はレーザ発振し全反射鏡7および部分透過型反射鏡8の
間をレーザビームが往復しながら増幅され共振状態とな
る。この共振状態からレーザビームの一部が部分透過型
反射鏡8よりレーザビームとしてレーザ共振器の外部へ
取出され、このレーザビームが金属切断や溶接などの金
属加工に用いられていた。
The operation of the gas laser oscillating device configured as described above will be described. First, blower 1
The laser gas is forcibly circulated to the laser discharge tube 2 through the gas circulation system path 10. At this time, a glow discharge is generated in the discharge space 6 from the electrodes 3 and 4 connected to the high voltage power supply 5. The laser gas excited by the glow discharge oscillates and the laser beam is amplified while reciprocating between the total reflection mirror 7 and the partial transmission type reflection mirror 8 to be in a resonance state. From this resonance state, a part of the laser beam is taken out of the laser resonator as a laser beam from the partially transmitting reflection mirror 8, and this laser beam has been used for metal processing such as metal cutting and welding.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、送風機1によりレーザガスを循環する場合
において、送風機1でレーザガスを循環させるために羽
根車やロータなどが回転することによってレーザガスを
吸込み、押出すように作用していた。このように送風機
1はレーザガスの吸気と排気を交互に繰返すことによっ
てレーザガスを強制的に循環させているが、この吸気と
排気のためにレーザガス圧力(Torr)に図5の曲線
(イ)のような脈動が発生していた。このレーザガス圧
力(Torr)の脈動により、レーザ放電管2内での圧
力分布が不均一なものとなり、放電が低圧部分に集中し
不安定となっていた。このため、レーザビームの出力は
放電状態に大きく依存しているため、レーザガスの圧力
変動に同期して出力が約10%不安定に脈動していた。
このように、レーザビームの出力が不安定に脈動するこ
とから、金属切断の場合ではその切断面荒さ(μm)が
悪化するという問題点を有していた。すなわち、図6に
示すように切断面荒さ(μm)はレーザビームの出力変
動率(%)に関係があり、レーザビームの出力変動率
(%)が5%以上となると著しく悪化する傾向を有して
いた。また図7に示すようにレーザ出力変動率(%)は
レーザガス圧変動率(%)に比例しているため、レーザ
ビームの出力変動率(%)を5%以下にするためにはレ
ーザガス圧変動率(%)も5%以下としなければならな
かった。なお、従来は接続部にガス循環系路10を利用
していたが固有振動数(Hz)については全く考慮され
ていなかったため、例えば、図3のA点にレーザガスの
圧力脈動周波数(Hz)/パイプの固有振動数(Hz)
の比2が存在したので、レーザガスの圧力脈動をパイプ
に伝達することができなかった。
However, in the above-described conventional configuration, when the laser gas is circulated by the blower 1, the impeller or the rotor is rotated to circulate the laser gas by the blower 1, so that the laser gas is sucked and pushed. It was acting to put out. As described above, the blower 1 forcibly circulates the laser gas by alternately repeating the intake and exhaust of the laser gas. However, the laser gas pressure (Torr) for the intake and exhaust is changed as shown by a curve (a) in FIG. Pulsation occurred. Due to the pulsation of the laser gas pressure (Torr), the pressure distribution in the laser discharge tube 2 became non-uniform, and the discharge was concentrated on the low-pressure portion and became unstable. For this reason, since the output of the laser beam largely depends on the discharge state, the output pulsated unstablely by about 10% in synchronization with the pressure fluctuation of the laser gas.
As described above, since the output of the laser beam pulsates unstablely, there is a problem that the cut surface roughness (μm) is deteriorated in the case of metal cutting. That is, as shown in FIG. 6, the cut surface roughness (μm) is related to the output fluctuation rate (%) of the laser beam, and tends to be significantly deteriorated when the output fluctuation rate (%) of the laser beam is 5% or more. Was. Also, as shown in FIG. 7, the laser output fluctuation rate (%) is proportional to the laser gas pressure fluctuation rate (%). The rate (%) had to be less than 5%. Conventionally, the gas circulation path 10 was used for the connection part, but the natural frequency (Hz) was not considered at all. For example, the pressure pulsation frequency (Hz) / Natural frequency of pipe (Hz)
Since the ratio of 2 existed, the pressure pulsation of the laser gas could not be transmitted to the pipe.

【0005】本発明は上記従来の問題点を解決するもの
で、レーザガスの圧力脈動を抑えることにより、レーザ
ビームの脈動を抑え高品質の加工面を得ることができる
ガスレーザ発振装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention solves the above-mentioned conventional problems. It is an object of the present invention to provide a gas laser oscillating device capable of suppressing a pulsation of a laser beam and obtaining a high-quality processed surface by suppressing a pulsation of a laser gas. Aim.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明のガスレーザ発振装置は、送風機と光共振器を
接続するガス循環系路に振動エネルギを熱エネルギへ変
換する防震材を取付けた良振動性パイプを介在させたも
のである。
In order to achieve this object, a gas laser oscillating apparatus according to the present invention is provided with an anti-vibration material for converting vibration energy into heat energy in a gas circulation system connecting a blower and an optical resonator. It has a good vibration pipe.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】上記構成により、本発明は送風機
と光共振器を接続するガス循環系路に、振動エネルギを
熱エネルギへ変換する防震材を取付けた良振動性パイプ
を介在させた構成としている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS With the above construction, the present invention has a construction in which a good vibration pipe fitted with an anti-vibration material for converting vibration energy to heat energy is interposed in a gas circulation path connecting a blower and an optical resonator. And

【0008】レーザガスに発生している圧力脈動は送風
機1内部の羽根車またはロータの回転周波数(Hz)の
整数倍の周波数(Hz)となっている。また、レーザガ
スの循環系路として使用されている装置は固有振動数
(Hz)と呼ばれる特性を持っている。この固有振動数
(Hz)は金属パイプのバネ定数および重量によって決
まる値である。このときレーザガスの圧力脈動が金属パ
イプへ伝わる割合を振動伝達比といい、レーザガスの圧
力脈動および金属パイプの固有振動数によって決定され
る。図2にレーザガス圧変動率(%)と振動伝達比の関
係を示す。そして、高品質の加工面を得るためにレーザ
ガス圧変動率(%)を5%以下とするには振動伝達比を
1.3以上にする必要がある。さらに図3に振動伝達比
の特性図を示す。この図3より振動伝達比を1.3以上
とするにはレーザガスの圧力脈動数(Hz)/パイプの
固有震動数(Hz)の値を0.5〜1.3の範囲をなる
ようにすればレーザガスの圧力脈動を金属パイプへ有効
に伝えることができるものである。
The pressure pulsation generated in the laser gas has a frequency (Hz) that is an integral multiple of the rotation frequency (Hz) of the impeller or the rotor inside the blower 1. A device used as a laser gas circulation system has a characteristic called a natural frequency (Hz). This natural frequency (Hz) is a value determined by the spring constant and weight of the metal pipe. At this time, the rate at which the pressure pulsation of the laser gas is transmitted to the metal pipe is called a vibration transmission ratio, and is determined by the pressure pulsation of the laser gas and the natural frequency of the metal pipe. FIG. 2 shows the relationship between the laser gas pressure fluctuation rate (%) and the vibration transmission ratio. In order to reduce the laser gas pressure fluctuation rate (%) to 5% or less in order to obtain a high quality processed surface, the vibration transmission ratio needs to be 1.3 or more. FIG. 3 shows a characteristic diagram of the vibration transmission ratio. According to FIG. 3, in order to make the vibration transmission ratio 1.3 or more, the value of the pressure pulsation number (Hz) of the laser gas / the natural vibration number (Hz) of the pipe is set to be in the range of 0.5 to 1.3. For example, the pressure pulsation of the laser gas can be effectively transmitted to the metal pipe.

【0009】したがって、本発明において、送風機と光
共振器を接続する良振動性パイプはレーザガスの圧力脈
動周波数(Hz)/固有振動数(Hz)の値が0.5〜
1.3の範囲とすれば、図3の斜線領域に示すように振
動伝達比を1.3以上に高め、レーザガスの圧力脈動を
良振動性パイプに有効に伝えることができる。この場
合、伝達した圧力脈動により良振動性パイプ自身が振動
し、この振動によって、大きな騒音が発生しようとする
が、良振動性パイプの周囲に振動エネルギを熱エネルギ
へ変換する防震材を取付けることで良振動性パイプの振
動をこの防震材によって吸収し騒音の発生を防止でき
る。
Therefore, in the present invention, the good vibration pipe connecting the blower and the optical resonator has a pressure pulsation frequency (Hz) / natural frequency (Hz) of the laser gas of 0.5 to 0.5.
If the range is 1.3, the vibration transmission ratio can be increased to 1.3 or more as shown by the hatched area in FIG. 3 and the pressure pulsation of the laser gas can be effectively transmitted to the good vibration pipe. In this case, the vibrating pipe itself vibrates due to the transmitted pressure pulsation, and this vibration tends to generate a loud noise. However, it is necessary to attach an anti-vibration material that converts vibration energy into heat energy around the vibrating pipe. Thus, the vibration of the good vibration pipe can be absorbed by the anti-vibration material and the generation of noise can be prevented.

【0010】このようにレーザガスの圧力脈動は良振動
性パイプを介して最終的に振動エネルギを熱エネルギへ
変換する防震材によって吸収され、この防震材で振動エ
ネルギを熱エネルギへ変換することによって、レーザガ
スの圧力脈動を軽減し、図5の曲線(ロ)のようにレー
ザガス圧力(Torr)を以前に比較して安定させてい
る。
[0010] As described above, the pressure pulsation of the laser gas is finally absorbed by the vibration-proof material that converts vibration energy into heat energy through the good vibration pipe, and the vibration-proof material converts the vibration energy into heat energy. The pressure pulsation of the laser gas is reduced, and the laser gas pressure (Torr) is stabilized as compared with the previous time as shown by the curve (b) in FIG.

【0011】以下、本発明の実施の形態について、図1
ないし図3を参照しながら説明する。
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG.

【0012】図1において、符号1ないし10は従来例
と同じであるので、説明は省略する。
In FIG. 1, reference numerals 1 to 10 are the same as those in the conventional example, and the description is omitted.

【0013】図1において、レーザガスの圧力脈動周波
数(Hz)/固有振動数(Hz)の比が0.5〜1.3
の範囲である良振動性パイプとして本実施の形態ではベ
ローズ11を用い、振動エネルギを熱エネルギへ変換す
る防震材は本実施の形態では粘性度の高いシート状ゴム
12を用いたものである。
In FIG. 1, the ratio of the pressure pulsation frequency (Hz) / natural frequency (Hz) of the laser gas is 0.5 to 1.3.
In the present embodiment, a bellows 11 is used as a good vibration pipe having a range of (1), and a sheet-like rubber 12 having high viscosity is used in the present embodiment as an anti-vibration material for converting vibration energy into heat energy.

【0014】以上の構成のガスレーザ発振装置につい
て、その動作を説明する。まず送風機1によりベローズ
11を通し、レーザ放電管2に脈動を抑えたレーザガス
を高速循環させ、かつ高電圧電源6に接続された電極
3,4から放電空間6に放電を発生させる。この放電励
起されたレーザガスは全反射鏡7および部分透過型反射
鏡8により共振状態になり、またベローズ11の振動は
粘性度の高いシート状ゴムで抑えているので、部分透過
型反射鏡8より脈動の少ないレーザビームが得られる。
The operation of the gas laser oscillation device having the above configuration will be described. First, a laser gas with suppressed pulsation is circulated through the bellows 11 by the blower 1 through the laser discharge tube 2 at a high speed, and a discharge is generated in the discharge space 6 from the electrodes 3 and 4 connected to the high-voltage power supply 6. The laser gas excited by the discharge is brought into a resonance state by the total reflection mirror 7 and the partial transmission type reflection mirror 8, and the vibration of the bellows 11 is suppressed by a highly viscous sheet-like rubber. A laser beam with little pulsation can be obtained.

【0015】このように本実施形態によるガスレーザ発
振装置は、脈動の少ないレーザビームを発生することが
できるので、高品質の加工が得られる優れた効果が得ら
れる。
As described above, the gas laser oscillating device according to the present embodiment can generate a laser beam with little pulsation, so that an excellent effect of obtaining high quality processing can be obtained.

【0016】本発明の他の実施の形態として、粘性度の
高いシート状ゴム12は多孔性または可塑性ゴムを使用
することもできる。また、、シート状ゴム以外では布な
どを用いても同様な効果が得られる。
As another embodiment of the present invention, porous or plastic rubber can be used as the sheet-like rubber 12 having high viscosity. Further, similar effects can be obtained by using cloth other than the sheet rubber.

【0017】[0017]

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、送風機
と光共振器を接続するガス配管系路に、振動エネルギを
熱エネルギへ変換する防震材を取付けた良振動性パイプ
を用いることにより、レーザガスの脈動によるレーザビ
ームの脈動を著しく抑え、高品質にレーザ加工ができる
優れたガスレーザ発振装置を実現できる優れた効果を奏
するものである。
As described above, according to the present invention, a high-vibration pipe provided with an anti-vibration material for converting vibration energy into heat energy is used in a gas pipe line connecting a blower and an optical resonator. Accordingly, the pulsation of the laser beam due to the pulsation of the laser gas is remarkably suppressed, and an excellent effect of realizing an excellent gas laser oscillation device capable of performing high-quality laser processing is achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態におけるガスレーザ発振装
置の概略構成図
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a gas laser oscillation device according to an embodiment of the present invention.

【図2】レーザガス圧変動率(%)と振動伝達比の関係
特性図
FIG. 2 is a characteristic diagram showing a relationship between a laser gas pressure fluctuation rate (%) and a vibration transmission ratio.

【図3】振動伝達比特性図FIG. 3 is a diagram of a vibration transmission ratio characteristic.

【図4】従来のガスレーザ発振装置の概略構成図FIG. 4 is a schematic configuration diagram of a conventional gas laser oscillation device.

【図5】レーザガス圧力の時間的変動を示す比較特性図FIG. 5 is a comparative characteristic diagram showing a temporal change of a laser gas pressure.

【図6】レーザビームの出力変動に対する切断面荒さ
(μm)特性図
FIG. 6 is a characteristic diagram of a cut surface roughness (μm) with respect to a variation in laser beam output.

【図7】レーザガス圧変動率(%)に対するレーザ出力
変動率(%)特性図
FIG. 7 is a characteristic diagram of a laser output fluctuation rate (%) with respect to a laser gas pressure fluctuation rate (%).

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 送風機 11 ベローズ(良振動性パイプ) 12 防震材 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Blower 11 Bellows (good vibration pipe) 12 Seismic isolation material

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】レーザガスを循環するための送風機と、そ
のレーザガスを放電励起しレーザ光を発生する光共振器
を備えたガスレーザ発振装置であって、前記送風機と光
共振器を接続するガス循環系路に、振動エネルギを熱エ
ネルギへ変換する防震材を取付けた良振動性パイプを介
在させたガスレーザ発振装置。
1. A gas laser oscillating device comprising a blower for circulating a laser gas and an optical resonator for exciting the laser gas by discharge and generating a laser beam, wherein the gas circulating system connects the blower and the optical resonator. A gas laser oscillating device with a high-vibration pipe attached to a road with an anti-vibration material that converts vibration energy into heat energy.
【請求項2】良振動性パイプはレーザガスの圧力脈動周
波数(Hz)/パイプの固有振動数(Hz)の値が0.
5〜1.3の範囲の振動伝達比以上とする請求項1記載
のガスレーザ発振装置。
2. A good vibration pipe has a value of (pressure pulsation frequency (Hz) of laser gas / natural frequency (Hz) of pipe) of 0.
2. The gas laser oscillation device according to claim 1, wherein the vibration transmission ratio is not less than a range of 5 to 1.3.
JP21095096A 1996-08-09 1996-08-09 Gas laser oscillator Pending JPH1056222A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000051407A1 (en) * 1999-02-26 2000-08-31 Heartec. Co., Ltd Small article containing case for organizing small articles around personal computer
WO2004034526A1 (en) * 2002-09-19 2004-04-22 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Gas laser oscillator

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