JPWO2005104309A1 - レーザ発振器およびレーザ加工機 - Google Patents

Abstract

本発明に係るレーザ発振器およびレーザ加工機は、放電電極（１）を構成する絶縁体板（２１）のレーザガス流方向において下流側に、主冷却管である第１の冷却管（２２）とは別に第２の冷却管（２３）を設置し、前記第１の冷却管（２２）と前記第２の冷却管（２３）を押さえ部材（２９）を介してバネ（２７）によって絶縁体板（２１）に押圧する構造としたものである。このような構造により、冷却管（２２，２３）と絶縁体板（２１）との温度膨張係数の違いから生じる変形量の違いを吸収することが可能であり、絶縁体板（２１）の応力破壊を防止することができるものである。また、絶縁体板（２１）が単純な形状となりコストが抑えられる。

Description

本発明は、三軸直交形ガスレーザ発振器およびガスレーザ加工機においてレーザ媒質を励起させる放電電極の冷却構造に関するものである。

第９図は従来の代表的な三軸直交形のレーザ発振器の一例を示す上面断面図、第１０図は側面断面図、第１１図は横断面図である。各図の断面位置は、第９図はＢ−Ｂ断面、第１０図はＣ−Ｃ断面、第１１図はＡ−Ａ断面を示している。図に示したように、レーザ発振器の筐体３内に封入されたガスレーザにおけるレーザ媒質であるＣＯ_２やＣＯ、Ｈｅ、Ｎ_２、Ｈ_２等のレーザガス２は、筐体３内のブロア４によって、筐体３内の２対の相対する放電電極１とレーザガス２を冷却する熱交換器５との間を循環する。部分反射鏡６と、全反射鏡７、８、９は、それぞれ筺体３の長手方向に配置され、共振器ミラーを構成している。この共振器ミラーを構成しているミラーを総じて内部ミラーと呼ぶ。なお、全反射鏡８はわずかに下向きに傾斜し、全反射鏡７はわずかに上向きに傾斜しており、共振光路はＺ字を形成し、図に示すようにレーザビーム１５が導かれる。部分反射鏡６及び全反射鏡８を含んだものを第１のレーザビーム反射手段１０と称し、全反射鏡７及び全反射鏡９を含んだものを第２のレーザビーム反射手段１１と称する。
レーザ発振器の筺体３内には、放電電極１と１の間を通過したレーザガス２を熱交換器５に戻す第１のダクト１３がレーザガス２の下流側に設けられている。また、レーザガス２を電極１の間に効率よく流すために、第２のダクト１６が、放電電極１と筐体３の間を通過するレーザビーム１３の光路を周囲から遮蔽するように設けられている。開口を有したアパーチャー１４は、ビームモードの形状を決定したり、レーザ光増幅のガイド軸的役割を果たしたりできるよう、それぞれの反射鏡前部に配置されている。
次に、上記のように構成したレーザ発振器の動作を説明する。まず、放電電極１に高電圧が投入され、放電電極１の間に放電が発生する。この放電により、レーザガス２が励起され、これにより発生した光は共振器ミラーにより共振される。全反射鏡９で反射されたレーザビーム１２は全反射鏡８に到達する。全反射鏡８はわずかに下方に傾斜しているので、レーザビーム１５は先の光軸よりわずかに下方に傾いて全反射鏡７に達する。全反射鏡７はわずかに上方に傾斜しているので、レーザビーム１５は最初の光軸と平行になって部分反射鏡６に到達する。部分反射鏡６に達したレーザビーム１５の一部はそのままレーザビーム１２となって外部に出力され、残りのレーザビーム１５は先に述べたルートと逆のルートを通って全反射鏡９まで戻る。上記のプロセスが繰り返され、レーザビーム１５は放電電極１、１に挟まれた放電空間Ｓを往復する間に増幅されて、部分反射鏡６から外部に出力される。一方、励起後のレーザガス２は放電電極１、１の間から熱交換器５方向に循環し、ここで冷却された後、ブロア４を通って再度放電電極１、１間へ導かれる。
放電電極１の拡大図を第１２図に示す。放電電極１は金属製の一対の上部容器１７、下部容器１８によって放電空間Ｓを挟むように構成されている。上部容器１７と下部容器１８の放電空間Ｓに向いた面は開口しており、それぞれ絶縁体板２１によりその開口が塞がれている。絶縁体板２１により開口を塞がれた上部容器１７と下部容器１８の内部は、レーザ媒質であるレーザガス２の雰囲気と区切られた大気雰囲気であり、ベローズ等を介して筺体３の外部、つまり大気につながっている。絶縁体板２１の放電空間Ｓ側に向いた面の短手方向略中央に、導電体電極２０と誘電体１９が、絶縁体板２１、導電体電極２０、誘電体１９の順に層をなして設けられている。放電は、導電体電極２０に高圧が印加されて発生するので、上部容器１７および下部容器１８と導電体電極２０との間は絶縁体２１で絶縁されている。放電による導電体電極２０、誘電体１９、絶縁体板２１の温度上昇は、絶縁体板２１の上部容器１７もしくは下部容器１８内部に向いた面の導電体電極２０のほぼ裏側の位置に、熱伝導剤２６を介して設けられた金属製の冷却管２２により冷却されている。また、導電体電極２０は絶縁体板２１に設けられた穴を通して冷却管２２に接続され、冷却管２２を介して高圧に印加されており、上部容器１７および下部容器１８は接地されている。
上述したように従来の放電電極１の冷却構造では、高電圧が印加される導電体電極２０を冷却管２２によって冷却していた。三軸直交形のレーザ発振器においては、放電の方向とガスの流れる方向およびレーザビーム１５の光路とはそれぞれ直交しており、放電で高温となったレーザガス２が電極間を流れるガス流方向の下流側に流れる。このため、放電電極１はその間を流れるガス流の上流側は、熱交換器５を通った直後のレーザガス２が流れるので温度が低く、下流側は放電後のレーザガス２が流れるので温度が高いという温度分布が形成される。導電体電極２０に投入する放電電流を上げた場合や異常放電が起きたときなどは、下流側の温度がよりいっそう高くなり、上流側と下流側との温度差によって生じる応力によって放電電極１の絶縁体板２１が破壊される場合があった。
また、例えば日本国特開平５−３２７０７１号公報に示されるように、上記従来のレーザ発振器の絶縁体板２１および誘電体１９を兼ねた構造の誘電体のレーザガス流下流側に、冷却媒体を収容する金属製の冷却器を誘電体に設けられた凹部に設け、電極の下流側を冷却しているものもある。しかし、この場合は誘電体に冷却器を設ける凹部を設けるなど誘電体に加工を加える必要があるため、誘電体の形状が複雑になることから、コストがかかるといった問題があった。また、誘電体と冷却器の材質とは線膨張係数を同等にしなければならず、もし両者の材質の線膨張係数が異なると、温度が変化した場合、両者の熱変形量が異なり、誘電体または冷却器が、変形量の違いによって発生する応力によって破壊するといった問題点もあった。

本発明は上記の課題を解決するためになされたもので、レーザガス流の下流部を効率よく簡便に冷却する構造を備えた放電電極を有し、安定した放電を持続するレーザ発振器およびレーザ加工機を得ることを目的とする。
本発明に係るレーザ発振器およびレーザ加工機は、放電電極の放電部分よりもレーザガス流方向において下流側に第２の冷却用の部材を設置し、この冷却用の部材を絶縁体板にバネ等の弾性体で押さえつける構造にて設置し、冷却用部材と絶縁体板との温度変化量または線膨張係数の違いから生じる変形量の違いを吸収することが可能な構造とし、放電によって暖められたガスが通過することで暖められる絶縁体板を冷却する構造としたことを特徴とする放電電極を備えたものである。
本発明は、放電電極の放電部分よりもガス流方向下流側に冷却用の部材を設置し、この冷却用の部材を被冷却材にバネ等の弾性体で押さえつける構造とすることにより、絶縁体板が単純な形状となりコストが抑えられる。また、絶縁体板と冷却部材の熱変形量の違いによる応力破壊を防止することができる。

第１図は、本発明の実施の形態１を示すレーザ加工機の概略図である。
第２図は、本発明の実施の形態１を示す三軸直交形レーザ発振器の放電電極の横断面図である。
第３図は、本発明の実施の形態１を示す三軸直交形レーザ発振器の放電電極の上面から見た断面図である。
第４図（ａ）は、従来の三軸直交形レーザ発振器の放電電極冷却方法における放電電極の温度分布の計算結果である。
第４図（ｂ）は、本発明の実施の形態１を示す三軸直交形レーザ発振器の放電電極冷却方法における放電電極の温度分布の計算結果である。
第５図は、本発明の実施の形態２を示す三軸直交形レーザ発振器の放電電極の横断面図である。
第６図は、本発明の実施の形態３を示す三軸直交形レーザ発振器の放電電極の横断面図である。
第７図は、本発明の実施の形態４を示す三軸直交形レーザ発振器の放電電極の横断面図である。
第８図は、本発明の実施の形態５を示す三軸直交形レーザ発振器の放電電極の横断面図である。
第９図は、一般的な三軸直交形レーザ発振器を示す上面断面図である。
第１０図は、一般的な三軸直交形レーザ発振器を示す側面断面図である。
第１１図は、一般的な三軸直交形レーザ発振器を示す横断面図である。
第１２図は、一般的な三軸直交形レーザ発振器の放電電極を示す横断面図である。

実施の形態１．
第１図は、本発明を実施するための実施の形態１におけるレーザ加工機を示す図である。上述の従来技術と同一構成の部分は、従来技術に付した符号と同一の符号を付してその説明を省略する。高周波高圧電源１０３より高周波高圧電力が供給されたレーザ発振器１０１から出射されたレーザビーム１２は、複数の伝送ミラー１０４によってレーザ加工機本体１００に設置された加工ヘッド１０５へと導かれ、加工ヘッド１０５に装着された集光レンズ１０６によって集光され被加工物１０７に照射される。被加工物１０７は、位置を自由に可変される加工ヘッド１０５から供給される窒素、酸素、エアーなどのアシストガスと集光されたレーザビーム１２とによって、所望の位置や形状に、切断、溶接、穴あけ、表面改質などの加工が実施される。上記では加工ヘッド１０５の位置を可変としたが、互いに直行する２方向の１方向に加工ヘッド１０５が移動し、もう一方向に被加工物１０７が移動することにより所望の加工を実施したり、加工ヘッド１０５が固定で被加工物１０７を任意に移動可能とすることで所望の加工を実施したりする場合もある。レーザ発振器１０１及びレーザ加工機本体１００は冷却装置１０２により冷却され、レーザ加工機本体１００とレーザ発振器１０１および冷却装置１０２は、制御装置１０８により制御される。以下、本レーザ加工機が備えるレーザ発振器１０１の構造について詳説する。
本発明を実施するための実施の形態１におけるレーザ発振器は、放電電極以外の構成はほぼ従来のレーザ発振器と同様であるので、放電電極以外の構成については第９図、第１０図、第１１図を引用して説明する。
第２図は、本発明を実施するための実施の形態１におけるレーザ発振器の内部に設けられた放電電極のうち上側の放電電極の横断面を示す図である。第３図は、前記上側の放電電極の第２図に記載のＡ−Ａ断面図である。第２図は第３図に記載のＢ−Ｂ断面図になる。第２図において、従来の放電電極と同様な構成部材に関しては同番号を付与する。
第１０図および第１１図に示したように、放電電極１は、第２図に示した上側放電電極と、この上側放電電極と放電空間Ｓに対し対称に配置された上側放電電極と同構造の下側放電電極とで構成される。ここでは、第２図に示した上側放電電極にて構成を説明する。
第２図において、上面および下面に開口部を有したアルミやステンレスなどの金属製の容器１７は、Ｏリング２８ａを間に挟んで上面開口部を金属製の蓋３０にて覆われており、下面開口部は同様にＯリング２８ｂを間に挟んでセラミクスやガラスなどの絶縁体板２１にて覆われている。絶縁体板２１の上面および下面には従来の技術のような凹部は設けられておらず、平坦な単純な形状である。上部容器１７、蓋３０、絶縁体板２１および各部材の間に挟み込まれたＯリング２８により囲まれた空間は、レーザ媒質であるレーザガス２の雰囲気と区切られた大気雰囲気であり、金属製のベローズ２５を介して筺体３の外部、つまり大気につながっている。蓋３０と容器１７は図示省略したネジにより固定されているが、絶縁体板２１と容器１７との固定については、絶縁体板２１をネジで固定すると局部的に応力がかかり絶縁体板２１が破壊する可能性があるので、断面Ｌ字の押さえつけ部材３１を絶縁体板２１の周辺部を容器１７に押さえつけるように配置し、押さえつけ部材３１を容器１７に図示省略したネジにて固定する。
絶縁体板２１の放電空間Ｓ側に向いた面の短手方向中央よりややレーザガス流の上流側には導電体電極２０が設けられ、更に導電体電極２０の放電空間Ｓ側の面にはセラミクスやガラスなどの誘電体１９が層をなすように設けられている。導電体電極２０は誘電体１９の裏面に金属をメタライズして製作してもよい。導電体電極２０をレーザガス流のやや上流側に配置するのは、レーザガス流により放電空間Ｓがレーザガス流の下流側に湾曲した形となるため、上流側よりも下流側で地絡等の可能性がより高くなるので、下流側の絶縁余裕度を確保するためである。
絶縁体板２１の容器１７内部に向いた面の導電体電極２０のほぼ裏側の位置には、熱伝導剤２６を介して金属製の第１の冷却管２２が設けられ、放電空間Ｓにおける放電により加熱された導電体電極２０、誘電体１９、絶縁体板２１を冷却している。第１の冷却管２２の内部には、冷却用媒体である水等の液体もしくは窒素等の気体を流すことが可能な構造が設けられている。また、導電体電極２０は絶縁体板２１に設けられた図示省略した穴を通した図示省略した給電線を介して冷却管２２に接続され、第３図に示すように冷却管２２はベローズ２５を通した給電線３６を介して高周波高圧電源１０３に接続されている。これにより導電体電極２０に高圧が印加され、放電空間Ｓにて放電が行われる。また、容器１７は接地されており、容器１７と導電体電極２０との間は絶縁体板２１で絶縁されている。
更に、第２図に示すように、絶縁体板２１の容器１７内部に向いた面のレーザガス流の下流側に、金属製の第２の冷却管２３が熱導電剤２６を介して配置されている。熱伝導剤２６に関しては、熱伝導シートや他の熱伝導剤であるシリコンコンパウンド等の熱伝導性のよいペーストを用いても良い。第２の冷却管２３内部には、第１の冷却管２２と同様に、冷却用媒体である水等の液体や窒素等の気体を流すことが可能な構造が設けられている。第１の冷却管２２は高圧に印加されているが、第２の冷却管２３は接地され容器１７と接触して配置されている。
第２図において、第１の冷却管２２および第２の冷却管２３と、容器１７の上部に設けられた容器１７内部側へ突出したひさし部３２との間には、第１の冷却管２２および第２の冷却管２３を絶縁体板２１に押圧するための樹脂製の板状の押さえ部材２９が配置されている。押さえ部材２９は、第３図に示すように、容器１７の長手方向に５枚ほぼ等間隔に複数並んで配置されているが、配置する枚数や間隔は、放電電極の大きさ等により適宜決定すればよい。押さえ部材２９は、第１の長辺端面を第１の冷却管２２および第２の冷却管２３の上面に接している。押さえ部材２９と第１の冷却管２２とは、図示省略したネジにて結合されている。押さえ部材２９の第１の長辺端面の反対側にあたる第２の長辺端面の両端には、貫通しない穴３３が設けられており、穴３３にはコイル状のバネ２７が挿入されておりバネ２７の位置が固定されている。バネ２７の長さは上記穴の深さよりも長く設定しておき、穴３３よりはみ出たバネ２７の頭部が容器１７のひさし部３２により押圧されるように、穴３３の位置と深さおよびバネ２７の長さを適宜設定する。第１の冷却管２２は高圧を印加されているが、容器１７およびバネ２７とは絶縁体である押さえ部材２９にて絶縁されている。
このような構造にすることで、容器１７のひさし部３２により押圧されたバネ２７が穴３３の底面を介して押さえ部材２９を押圧し、バネ２７により押圧された押さえ部材２９は、第１の冷却管２２および第２の冷却管２３を押圧し熱伝導剤２６を介して絶縁体板２１に密着させると共に、上下方向の位置決めが可能となる。また、第２の冷却管２３と押さえ部材２９と結合されていないので、押さえ部材２９には、第２の冷却管２３の容器１７と接した面と反対側の側面に隙間を介して近接する突出部３４を設け、第２の冷却管２３の短手方向の位置決めを可能としている。前記隙間は、第２の冷却管２３と押さえ部材２９の熱膨張係数の違いを吸収するために設けられたものである。また、バネ２７を容器１７のひさし部３２にて押圧することにより、蓋３０を取り外しても冷却管を押圧した状態が維持でき、放電管内部の確認等がしやすいという利点がある。もちろん、蓋３０によってバネ２７を押圧する構造でもかまわないし、あるいは、容器１７と蓋３０を一体とし、下面にのみ開口を有した容器によってバネ２７を押圧する構造でもかまわない。
ここで、押さえ部材２９を板形状として説明したが、バネ２７と第１および第２の冷却管２２，２３との間に挿入されバネ２７の位置を固定できるような構造であれば、特に板形状に限定されるものではないことは言うまでもない。
第３図において、第１の冷却管２２および第２の冷却管２３はウレタン等の絶縁体チューブ２４を介して冷却装置１０２に接続され、冷媒等を内部に流すことで冷却される。第１のチューブ２４ａは、筺体３外部の冷却装置１０２よりベローズ２５の内部を通り、第１の冷却管２２の端部に接続されている。第２のチューブ２４ｂは、押さえ部材２９に設けられた穴３７を通って、第１の冷却管２２のもう一方の端部と第２の冷却管２３の端部に接続されている。第３のチューブ２４ｃは、押さえ部材２９に設けられた穴３７を通って、第２の冷却管２３のもう一方の端部からベローズ２５内部を通って筺体３外部の冷却装置１０２へと導かれている。このような構成にすることで、第１の冷却管２２と第２の冷却管２３それぞれ個別に冷却装置１０２との間にチューブを設ける場合に比べ、チューブ２４を１系統にすることができるため、ベローズ２５の径を細くすることができる。また第１の冷却管２２と第２の冷却管２３を接続する第２のチューブ２４ｂを、第３図に示すように、第１の冷却管２２と第２の冷却管２３のそれぞれ反対側の端部を接続することで、第２のチューブ２４ｂの長さを長くすることができ、高圧に印加されている第１の冷却管２２と接地されている第２の冷却管２３との間で水を介した放電を抑制することができる。ちなみに、冷却水はイオン交換された純水で、導電性が低いことを逐次検出している。
次に、第２の冷却管２３を放電部よりガス流方向において下流側に設置することによる効果を詳説する。三軸直交形のレーザ発振器においては、放電の方向とガスの流れる方向は直交しており、放電で高温となったレーザガスが電極間を流れるガス流方向の下流側に流れる。このため、放電電極はその間を流れるガス流の上流側は温度が低く、下流側は温度が高いという温度分布が形成される。電極に投入する放電電流を上げた場合や異常放電が起きたときなどは下流側の温度がよりいっそう高くなり、上流側と下流側との温度差によって高い応力が生じる。このため、温度の上がる下流側に第２の冷却管を設置することで下流側の温度上昇を低減することができ、その結果、温度上昇によって生じる応力を約１／２に低減できることが計算結果からもとめられている。例えば第４図（ａ）は第２の冷却管がない場合の放電電極の温度上昇によって生じる温度分布を示したものであり、第４図（ｂ）は第２の冷却管を設置した場合の温度分布の計算結果を示す。第４図よりわかるように第２の冷却管を設置した場合、放電電極の温度分布の勾配が緩やかで最高温度も低くなっており、第２の冷却管の効果が明確に示されている。
上記のように構成されたレーザ発振器においては、第１の冷却管２２および第２の冷却管２３を、押さえ部材２９を介してバネ２７によって絶縁体板２１に押さえつけて接触させ固着しない構造とし、従来技術のように絶縁体板２１に凹部など設け第２の冷却管を該凹部に設け位置を固定するような構造としないことで、第１の冷却管２２および第２の冷却管２３と絶縁体２１は自由に変形することができる。これにより、アルミや銅などの金属などで作られた第１の冷却管２２および第２の冷却管２３と、セラミクスやガラスなどで作られた絶縁体板２１との線膨張係数の違いにより、温度変化時に変形量が異なっても応力が発生しないため、絶縁体板２１が破壊に至ることを防止することができる。また、絶縁体板が単純な形状となり絶縁体板の製作コストが抑えられる。更に、容器１７の上面に蓋３０を設置することにより、蓋３０を取り外し上面開口部より容器１７内部の冷却管２２、２３を組み立てることができるため、組立て性が向上する。
上記のように構成されたレーザ加工機においては、第２の冷却管２３を放電空間Ｓよりレーザガス流方向において下流側にて絶縁体板２１に接するように配置するとともに、冷却管２２、２３と絶縁体板２１を固着したり絶縁体板２１に設けた凹部に冷却管２２、２３を設けたりせず、絶縁体板２１と冷却管２２、２３が自由に変形できるような構造とすることで、放電電力を従来よりも上げることが可能となる。この結果、放電電力をより上げることが可能となるため、発振器の出力を上げることが可能となり、加工速度の向上及び、加工可能板厚の増大などが期待できる。また、異常放電が発生した場合においても絶縁体板の破壊が起きる可能性が著しく低減するため、レーザ加工機として、ダウンタイムの少ない安定した加工を提供することができる。
実施の形態２．
また、実施の形態１では、押さえ部材２９にて第１の冷却管２２および第２の冷却管２３の両方の冷却管を絶縁体板２１に押圧するように構成したが、第５図に示すように、第１の冷却管２２と第２の冷却管２３を押圧する弾性体をそれぞれ独立した第１の押さえ部材２９ａと第２の押さえ部材２９ｂを介して取り付けてもよい。
この場合、第１の冷却管２２と第２の冷却管２３の高さ方向の熱変形量が異なった場合、実施の形態１では押さえ部材２９に傾きが発生し第１の冷却管２２と第２の冷却管２３それぞれを適切に押圧できない可能性があるが、本実施の形態２の場合、第１の冷却管２２と第２の冷却管２３それぞれ個別に絶縁体板に押圧するので、高さ方向の熱変形量の差を考慮する必要が無い。
ところで、本実施の形態２の放電電極の構造を記載した第５図は、実施の形態１との差異以外の部分は簡略して記載しているが、基本的に実施の形態１で記載の第２図、第３図と同様な構造を有している。以下の実施の形態においても、本実施の形態と同様に簡略した図を用いる。
実施の形態３．
なお、実施の形態１では第１の冷却管２２および第２の冷却管２３を押さえ部材２９を介してバネ２７にて絶縁体板２１に押圧するように構成したが、第６図に示すように、第１の冷却管２２および第２の冷却管２３を直接、樹脂製もしくはゴム製などの絶縁物でできた弾性体３８にて押圧してもよい。
この場合、実施の形態２と同様に、第１の冷却管２２と第２の冷却管２３それぞれ個別に絶縁体板に押圧するので、高さ方向の熱変形量の差を考慮する必要が無い。また、第１の冷却管２２と容器１７との間の絶縁は絶縁物弾性体３８により確保されるので、実施の形態１におけるバネ２７と冷却管２２，２３の間の押さえ部材２９が不要であり、部品数を減らすことができ、コンパクト化、低コスト組立て性向上等の利点がある。
実施の形態４．
また、実施の形態１では押さえ部材２９と第１の冷却管２２とをネジにて結合するように構成したが、第７図に示すように、押さえ部材２９に第１の冷却管２２の短手方向の位置を規制する切りかき３５を設けて、ネジでの結合を削除してもよい。また、切りかき３５と第１の冷却管２２の側面との間には、第１の冷却管２２の熱膨張を吸収できる程度の隙間を設けることが望ましい。
この場合、第１の冷却管２２にネジ止めするための特別な構造を設ける必要がなく、もちろんネジも必要ないことから、低コスト組立て性向上等の利点がある。
実施の形態５．
第８図は、この発明を実施するための実施の形態５における放電電極の横断面図である。第８図において、放電電極の構造は実施の形態１と同様であるが、容器１７内で絶縁体板２１のレーザガス流の下流側にあたる部分に接するように温度センサ４０が設けられており、温度センサ４０と制御装置１０８とは、ベローズ２５を通した信号線にて接続されている。上記構成により、制御装置１０８は温度センサ４０により、絶縁体板２１のレーザガス流の下流側の温度をモニターすることができ、温度によりレーザ発振器を制御することができる。
異常放電が発生した場合、絶縁体板２１のレーザガス流下流側の温度が規定値以上に上昇するので、温度センサ４０に接続された制御装置１０８が異常を感知して発振器の放電電流を止めるよう制御し、異常放電が発生しつづけることによる放電電極のダメージを回避することができる。また、第２の冷却管２３が設けられているので、異常放電が発生した場合、絶縁体板２１のレーザガス流下流側の温度上昇の速度が第２の冷却管２３を設置しない場合に比べ緩和されるので、温度センサ４０にバイメタル方式の時定数が数秒程度の安価なセンサを使用しても、絶縁体板２１が破壊に至る温度に上昇するまでに検知することができる。この結果、レーザ加工機のダウンタイムを短くする、もしくは無くす事ができる。

以上のように、本発明に係るレーザ発振器およびレーザ加工機は、特に高出力レーザ加工に用いられるのに適している。

Claims (12)

1. 一対の放電電極の間にレーザガスを流し、前記放電電極間に高圧を印加して前記放電電極の間で放電を発生させ、前記レーザガスを励起してレーザ発振を行うレーザ発振器において、
   前記放電電極を構成する一対の絶縁体板の略中央に設けられた第１の冷却管と、
   前記絶縁体板の前記レーザガスの流れる方向の下流側に設けられた第２の冷却管と、
   前記第１の冷却管と前記第２の冷却管を前記絶縁体板に押圧する弾性体とを備えたことを特徴とするレーザ発振器。
2. 前記一対の絶縁体板は、導電体電極を第１の面に設け、前記第１の面を対向するように配置され、
   前記第１の冷却管は、前記絶縁体板の前記第１の面の裏側の第２の面に設けられ、
   前記第２の冷却管は、前記絶縁体板の前記第２の面の前記レーザガスの流れる方向の下流側に設けられたことを特徴とするレーザ発振器。
3. 前記弾性体は、
   前記第１の冷却管と前記第２の冷却管を直接押圧するものであることを特徴とする請求の範囲１または２に記載のレーザ発振器。
4. 前記弾性体は、
   前記第１の冷却管と前記第２の冷却管を個別に押圧するものであることを特徴とする請求の範囲１または２に記載のレーザ発振器。
5. 前記弾性体は、
   押さえ部材を介して前記第１の冷却管および前記第２の冷却管とを押圧するものであることを特徴とする請求の範囲１または２に記載のレーザ発振器。
6. 前記押さえ部材は、
   前記第１の冷却管および前記第２の冷却管とを同時に押圧するものであることを特徴とする請求の範囲５に記載のレーザ発振器。
7. 前記押さえ部材は、
   前記第１の冷却管を押圧する第１の押さえ部材と、
   前記第２の冷却管を押圧する第２の押さえ部材とから成るものであることを特徴とする請求の範囲５に記載のレーザ発振器。
8. 前記押さえ部材は、
   前記第１の冷却管および／または前記第２の冷却管の位置を規制する位置規制手段を有するものであることを特徴とする請求の範囲５に記載のレーザ発振器。
9. 前記位置規制手段は、
   前記押さえ部材に設けられた切りかき部であることを特徴とする請求の範囲８に記載のレーザ発振器。
10. 前記位置規制手段は、
    前記押さえ部材に設けられた突起部であることを特徴とする請求の範囲８に記載のレーザ発振器。
11. 前記絶縁体板の前記レーザガスの流れ方向の下流側に設けられた温度センサと、
    前記温度センサからの信号を受信し、設定温度以上に温度が上昇した場合、レーザ発振を停止するよう発振器を制御する制御装置とを備えたことを特徴とする請求の範囲１または２に記載のレーザ発振器。
12. 一対の放電電極の間にレーザガスを流し、前記放電電極に高圧を印加して前記放電電極の間で放電を発生させ、前記レーザガスを励起してレーザ発振を行うレーザ発振器より出力されたレーザビームにてレーザ加工を行うレーザ加工機において、
    請求の範囲１または２に記載のレーザ発振器を備えたことを特徴とするレーザ加工機。

Images