WO2005104309A1 - Laser oscillator and laser processing machine - Google Patents

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cooling
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Kazuo Sugihara
Satoshi Nishida
Miki Kurosawa
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Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha
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    • H01S3/03Constructional details of gas laser discharge tubes
    • H01S3/038Electrodes, e.g. special shape, configuration or composition

Abstract

A laser oscillator and a laser processing machine according to the invention are such that installed downstream of an insulation plate (21) constituting a discharge electrode (1) as seen in the direction of a laser gas flow is a second cooling pipe (23) separate from a first cooling pipe (22) which is a main cooling pipe, the first and second cooling pipes (22, 23) being pressed against the insulation plate (21) by a spring (27) through a press member (29). This arrangement makes it possible to accommodate a difference in the amount of deformation resulting from a difference in temperature expansion coefficient between the cooling pipes (22, 23) and the insulation plate (21), thus making it possible to prevent stress rupture of the insulation plate (21). Further, the insulation plate (21) is simplified in shape and its cost is held down.

Description

レーザ発振器およびレーザ加工機  Laser oscillator and laser processing machine
技術分野 Technical field
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 明  The present invention relates to a three-axis orthogonal gas laser oscillator and a gas laser processing machine.
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。 And a cooling structure of a discharge electrode for exciting a laser medium.
 Rice field
背景技術 Background art
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 1 0図は側面断面図、 第 1 1 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 1 0図は C— C断面、 第 1 1 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 C O 2や C O、 H e、 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、 それぞれ筐 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 ミラ一を構成しているミラ一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一厶〗 5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 ー厶反射手段 1 0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 1 1 と称する。 FIG. 9 is a top sectional view showing an example of a conventional typical triaxial orthogonal laser oscillator, FIG. 10 is a side sectional view, and FIG. 11 is a transverse sectional view. FIG. 9 shows a cross section taken along the line BB, FIG. 10 shows a cross section taken along the line CC, and FIG. 11 shows a cross section taken along the line A--A. As shown in the figure, the laser medium 2 such as CO 2 , CO, He, N 2 , and H 2 , which is the laser medium in the gas laser enclosed in the housing 3 of the laser oscillator, is supplied to the blower 4 in the housing 3. Thereby, circulation is performed between two pairs of opposing discharge electrodes 1 in the housing 3 and a heat exchanger 5 for cooling the laser gas 2. The partial reflection mirror 6 and the total reflection mirrors 7, 8, and 9 are respectively arranged in the longitudinal direction of the housing 3, and constitute a resonator mirror. The mirrors that make up this resonator mirror are collectively called internal mirrors. The total reflection mirror 8 is slightly inclined downward, and the total reflection mirror 7 is slightly inclined upward, so that the resonance optical path forms a Z-shape, and the laser beam 5 is guided as shown in the figure. . The one including the partial reflection mirror 6 and the total reflection mirror 8 is referred to as first laser beam reflection means 10, and the one including the total reflection mirror 7 and the total reflection mirror 9 is referred to as second laser beam reflection means 11. Called.
レーザ発振器の筐体 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のダク卜 1 3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のダク卜 1 6が、 放電電極 1 と筐体 3の間を通過するレーザビ ー厶 1 3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 たアパーチャ一 1 4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。 In the laser oscillator housing 3, a first duct 13 for returning the laser gas 2 passing between the discharge electrodes 1 and 1 to the heat exchanger 5 is located downstream of the laser gas 2. Is provided. In order to make the laser gas 2 flow between the electrodes 1 efficiently, the second duct 16 shields the optical path of the laser beam 13 passing between the discharge electrode 1 and the housing 3 from the surroundings. It is provided in. The apertures 14 having openings are arranged in front of the respective reflecting mirrors so as to determine the shape of the beam mode and to play the role of a guide axis for laser beam amplification.
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〗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 器ミラ一により共振される。 全反射鏡 9で反射されたレーザビーム 1 2 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 1 5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 厶 1 5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 1 5の一部はそのままレーザビーム 1 2とな つて外部に出力され、 残りのレーザビーム 1 5は先に述べたルー卜と逆 のルー卜を通って全反射鏡 9まで戻る。 上記のプロセスが繰り返され、 レーザビーム 1 5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 一ザガス 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〗の拡大図を第 1 2図に示す。 放電電極 1 は金属製の一対の 上部容器〗 7、 下部容器 1 8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 1 7と下部容器 1 8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 2 1 によりその開口が塞がれている。 絶縁体 板 2 1 により開口を塞がれた上部容器 1 7と下部容器 1 8の内部は、 レ 一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筐体 3の外部、 つまり大気につながつている。 絶縁 体板 2 1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 2 0と誘電体 1 9が、 絶縁体板 2 1、 導電体電極 2 0、 誘電体 1 9の順に 層をなして設けられている。 放電は、 導電体電極 2 0に高圧が印加され て発生するので、 上部容器 1 7および下部容器 1 8と導電体電極 2 0と の間は絶縁体 2 1で絶縁されている。 放電による導電体電極 2 0、 誘電 体 1 9、 絶縁体板 2 〗の温度上昇は、 絶縁体板 2 1 の上部容器 1 7もし くは下部容器 1 8内部に向いた面の導電体電極 2 0のほぼ裏側の位置に、 熱伝導剤 2 6を介して設けられた金属製の冷却管 2 2により冷却されて いる。 また、 導電体電極 2 0は絶縁体板 2 1 に設けられた穴を通して冷 却管 2 2に接続され、 冷却管 2 2を介して高圧に印加されており、 上部 容器 1 7および下部容器 1 8は接地されている。 Next, the operation of the laser oscillator configured as described above will be described. First, a high voltage is applied to the discharge electrode 1 and a discharge occurs between the discharge electrodes〗. This discharge excites the laser gas 2, and the light generated by this is resonated by the resonator mirror. The laser beam 12 reflected by the total reflection mirror 9 reaches the total reflection mirror 8. Since the total reflection mirror 8 is tilted slightly downward, the laser beam 15 reaches the total reflection mirror 7 by tilting slightly downward from the optical axis. Since the total reflection mirror 7 is slightly inclined upward, the laser beam 15 reaches the partial reflection mirror 6 in parallel with the first optical axis. A part of the laser beam 15 that has reached the partial reflector 6 is output to the outside as a laser beam 12 as it is, and the rest of the laser beam 15 passes through the route opposite to the route described above, Return to reflector 9. The above process is repeated, and the laser beam 15 is amplified while reciprocating in the discharge space S sandwiched between the discharge electrodes 1 and 1, and is output from the partial reflecting mirror 6 to the outside. On the other hand, the laser gas 2 after the excitation circulates between the discharge electrodes 1 and 1 in the direction of the heat exchanger 5, is cooled here, passes through the blower 4, and is again guided between the discharge electrodes 1 and 1. FIG. 12 shows an enlarged view of the discharge electrode 第. The discharge electrode 1 is configured so as to sandwich the discharge space S between a pair of upper and lower containers 18 and 18 made of metal. The surfaces of the upper container 17 and the lower container 18 facing the discharge space S are open, and the openings are closed by the insulator plates 21, respectively. The inside of the upper container 17 and the lower container 18 whose openings are closed by the insulator plate 21 The atmosphere is an atmosphere separated from the atmosphere of the laser gas 2 which is a medium, and is connected to the outside of the housing 3 via bellows and the like, that is, the atmosphere. At approximately the center in the short direction of the surface facing the discharge space S of the insulator plate 21, the conductor electrode 20 and the dielectric 19 are provided.The insulator plate 21, the conductor electrode 20, and the dielectric 19 The layers are provided in this order. The discharge is generated by applying a high voltage to the conductor electrode 20, and therefore, the insulator 21 is insulated between the upper vessel 17 and the lower vessel 18 and the conductor electrode 20. The temperature rise of the conductor electrode 20, the dielectric 19, and the insulator plate 2 に よ る due to the discharge is caused by the conductor electrode 2 on the surface facing the inside of the upper container 17 or lower container 18 of the insulator plate 21. It is cooled by a metal cooling pipe 22 provided at a position substantially on the rear side of the heat exchanger 0 through a heat conductive agent 26. Further, the conductor electrode 20 is connected to the cooling pipe 22 through a hole provided in the insulating plate 21, and is applied with a high pressure through the cooling pipe 22, and the upper vessel 17 and the lower vessel 1 8 is grounded.
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 2 0を冷却管 2 2によって冷却していた。 三軸直交形のレ —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 ー厶 1 5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 2 0 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 側の温度がよりいつそう高くなリ、 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 2 1が破壊される場合があつ た。  As described above, in the conventional cooling structure of the discharge electrode 1, the conductor electrode 20 to which a high voltage is applied is cooled by the cooling tube 22. In a three-axis orthogonal laser oscillator, the direction of discharge, the direction of gas flow, and the optical path of the laser beam 15 are orthogonal to each other, and the laser gas 2, which has become hot due to the discharge, flows between the electrodes. It flows downstream in the gas flow direction. For this reason, the temperature of the discharge electrode 1 is low on the upstream side of the gas flow flowing therethrough because the laser gas 2 immediately after passing through the heat exchanger 5 flows, and high on the downstream side because the laser gas 2 flows after the discharge. A temperature distribution is formed. When the discharge current applied to the conductor electrode 20 is increased or when abnormal discharge occurs, the downstream temperature becomes even higher, and the discharge is caused by the stress generated by the temperature difference between the upstream and downstream sides. The insulator plate 21 of the electrode 1 was sometimes destroyed.
また、 例えば日本国特開平 5— 3 2 7 0 7 1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 2 1 および誘電体 1 9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 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。 発明の開示 Also, for example, as shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-327071, On the downstream side of the laser gas flow of the dielectric having the structure also serving as the insulator plate 21 and the dielectric 19 of the conventional laser oscillator, a metal cooler containing a cooling medium is provided in a concave portion provided in the dielectric. In some cases, the downstream side of the electrode is cooled. However, in this case, it is necessary to process the dielectric, for example, by providing a concave portion for providing a cooler in the dielectric, so that the shape of the dielectric becomes complicated, resulting in a problem of high cost. In addition, the dielectric and the material of the cooler must have the same coefficient of linear expansion.If the two materials have different coefficients of linear expansion, when the temperature changes, the amount of thermal deformation of both materials increases, There was also a problem that the body or the cooler was destroyed by the stress generated by the difference in the amount of deformation. Disclosure of the invention
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 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。  The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and has a discharge electrode having a structure for efficiently and simply cooling a downstream portion of a laser flow, a laser oscillator that maintains a stable discharge, and laser processing. The purpose is to get the opportunity.
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パ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。  In the laser oscillator and the laser beam machine according to the present invention, a second cooling member is installed on the downstream side of the discharge portion of the discharge electrode in the laser gas flow direction, and the cooling member is mounted on an insulator plate by a panel or the like. It is installed with a structure that can be held down by an elastic body, and has a structure that can absorb the difference in the amount of deformation caused by the difference in temperature between the cooling member and the insulator plate or the difference in the coefficient of linear expansion. A discharge electrode characterized by having a structure for cooling an insulator plate that is heated by the passage of the discharged gas.
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パ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リコストが抑え 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。 図面の簡単な説明 The present invention has a structure in which a cooling member is provided downstream of a discharge portion of a discharge electrode in a gas flow direction, and the cooling member is pressed against a material to be cooled by an elastic body such as a panel. The insulator plate has a simple shape and the cost is reduced. Can be In addition, it is possible to prevent stress breakdown due to a difference in the amount of thermal deformation between the insulator plate and the cooling member. Brief Description of Drawings
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。  FIG. 1 is a schematic diagram of a laser beam machine according to Embodiment 1 of the present invention. FIG. 2 is a transverse sectional view of a discharge electrode of the three-axis orthogonal laser oscillator according to the first embodiment of the present invention.
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。  FIG. 3 is a cross-sectional view of a three-axis orthogonal laser oscillator according to Embodiment 1 of the present invention as viewed from above a discharge electrode.
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。  Fig. 4 (a) shows the calculation results of the temperature distribution of the discharge electrode in the conventional method of cooling the discharge electrode of a three-axis orthogonal laser oscillator.
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。  FIG. 4 (b) is a calculation result of the temperature distribution of the discharge electrode in the method for cooling the discharge electrode of the three-axis orthogonal laser oscillator according to the first embodiment of the present invention. FIG. 5 is a cross-sectional view of a discharge electrode of a three-axis orthogonal laser oscillator according to Embodiment 2 of the present invention.
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。  FIG. 6 is a transverse sectional view of a discharge electrode of a three-axis orthogonal laser oscillator according to Embodiment 3 of the present invention.
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。  FIG. 7 is a cross-sectional view of a discharge electrode of a three-axis orthogonal laser oscillator according to Embodiment 4 of the present invention.
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。  FIG. 8 is a transverse sectional view of a discharge electrode of a three-axis orthogonal laser oscillator according to a fifth embodiment of the present invention.
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 1 0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。  FIG. 9 is a top sectional view showing a general three-axis orthogonal laser oscillator. FIG. 10 is a side sectional view showing a general three-axis orthogonal laser oscillator.
第〗 1 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 1 2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。 発明を実施するための最良の形態 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a general three-axis orthogonal laser oscillator. Fig. 12 is a cross-sectional view showing a discharge electrode of a general triaxial orthogonal laser oscillator. FIG. BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
実施の形態 1 . Embodiment 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 1 0 3より高周波高圧電力が供給されたレーザ発振器 1 0 1から出射され たレーザビーム 1 2は、 複数の伝送ミラー 1 0 4によってレーザ加工機 本体〗 0 0に設置された加工ヘッド 1 0 5へと導かれ、 加工ヘッド 1 0 5に装着された集光レンズ 1 0 6によって集光され被加工物 1 0 7に照 射される。 被加工物 1 0 7は、 位置を自由に可変される加工ヘッド 1 0 5から供給される窒素、 酸素、 エアーなどのアシス卜ガスと集光された レーザビーム 1 2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 1 0 5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 1 0 5 が移動し、 もう一方向に被加工物 1 0 7が移動することにより所望の加 ェを実施したり、 加工ヘッド 1 0 5が固定で被加工物 1 0 7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〗 0 1及びレーザ加工機本体 1 0 0は冷却装置 1 0 2により冷却さ れ、 レーザ加工機本体 1 0 0とレーザ発振器 1 0 1 および冷却装置 1 0 2は、 制御装置〗 0 8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 1 0 1の構造について詳説する。  FIG. 1 is a diagram showing a laser beam machine according to Embodiment 1 for carrying out the present invention. Portions having the same configuration as the above-described conventional technology are denoted by the same reference numerals as those of the conventional technology, and description thereof is omitted. The laser beam 102 emitted from the laser oscillator 101 supplied with the high-frequency high-voltage power from the high-frequency high-voltage power supply 103 is processed by a plurality of transmission mirrors 104 to the processing head mounted on the laser processing machine main body 100. The light is guided to 105, condensed by a condenser lens 106 mounted on the processing head 105, and illuminated on the workpiece 107. The workpiece 107 is moved to a desired position or position by an assist gas such as nitrogen, oxygen, or air supplied from a processing head 105 whose position can be freely changed, and a focused laser beam 12. Processing such as cutting, welding, drilling, and surface modification is performed on the shape. In the above description, the position of the processing head 105 was made variable. However, it is desired that the processing head 105 moves in one of two directions perpendicular to each other, and that the workpiece 107 moves in the other direction. In some cases, desired processing may be performed by performing the processing described above, or by making the workpiece 107 arbitrarily movable while the processing head 105 is fixed. The laser oscillator〗 01 and the laser processing machine main body 100 are cooled by a cooling device 102, and the laser processing machine main body 100, the laser oscillator 101 and the cooling device 102 are controlled by a control device〗. Controlled by 08. Hereinafter, the structure of the laser oscillator 101 provided in the laser processing machine will be described in detail.
本発明を実施するための実施の形態〗 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 1 0図、 第 1 1 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。 In the laser oscillator according to the embodiment for carrying out the present invention, the configuration other than the discharge electrode is almost the same as that of the conventional laser oscillator. Therefore, the configuration other than the discharge electrode is shown in FIG. 9, FIG. 10, FIG. 1 1 Explanation is made with reference to the figure. FIG. 2 is a diagram showing a cross section of an upper discharge electrode among discharge electrodes provided inside the laser oscillator according to the first embodiment for carrying out the present invention. FIG. 3 is a cross-sectional view of the upper discharge electrode taken along line AA in FIG. FIG. 2 is a sectional view taken along line BB of FIG. In FIG. 2, the same components as those of the conventional discharge electrode are denoted by the same reference numerals.
第 1 0図および第 1 1 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。  As shown in FIGS. 10 and 11, the discharge electrode 1 is composed of the upper discharge electrode shown in FIG. 2, the upper discharge electrode and the upper discharge electrode symmetrically arranged with respect to the discharge space S. And a lower discharge electrode of the same structure. Here, the configuration is described using the upper discharge electrode shown in FIG.
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ゃステンレ スなどの金属製の容器 1 7は、 Oリング 2 8 aを間に挟んで上面開口部 を金属製の蓋 3 0にて覆われており、 下面開口部は同様に 0リング 2 8 bを間に挟んでセラミクスやガラスなどの絶縁体板 2 1 にて覆われてい る。 絶縁体板 2 1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 1 7、 蓋 3 0、 絶縁 体板 2 1 および各部材の間に挟み込まれた 0リング 2 8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 2 5を介して筐体 3の外部、 つまり大気に つながつている。 蓋 3 0と容器 1 7は図示省略したネジにより固定され ているが、 絶縁体板 2 1 と容器 1 7との固定については、 絶縁体板 2 1 をネジで固定すると局部的に応力がかかり絶縁体板 2 〗が破壊する可能 性があるので、 断面し字の押さえつけ部材 3 1 を絶縁体板 2 1の周辺部 を容器 1 7に押さえつけるように配置し、 押さえつけ部材 3 1 を容器 1 7に図示省略したネジにて固定する。  In FIG. 2, a metal container 17 made of aluminum, stainless steel or the like having openings on the upper and lower surfaces is made of a metal lid 30 with an upper opening formed by an O-ring 28a. Similarly, the lower opening is covered with an insulator plate 21 made of ceramics, glass, or the like with the O-ring 28 b interposed therebetween. The upper and lower surfaces of the insulator plate 21 are not provided with recesses as in the prior art, and have a simple flat shape. The space surrounded by the upper vessel 17, the lid 30, the insulator plate 21, and the O-ring 28 sandwiched between the members is an atmosphere separated from the atmosphere of the laser gas 2 as a laser medium. It is connected to the outside of the housing 3 through the metal bellows 25, that is, to the atmosphere. The lid 30 and the container 17 are fixed with screws not shown.However, when fixing the insulator plate 21 and the container 17 with the screws, the insulator plate 21 is locally stressed. Since the insulator plate 2〗 may be broken, the pressing member 31 with a cross section is arranged so that the periphery of the insulating plate 21 is pressed against the container 17, and the pressing member 3 1 is connected to the container 17 Is fixed with screws not shown.
絶縁体板 2 〗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 2 0が設けられ、 更に導電体電極 2 0 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 1 9が層をな すように設けられている。 導電体電極 2 0は誘電体 1 9の裏面に金属を メタライズして ίΗ乍してもよい。 導電体電極 2 0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 2 1の容器 1 7内部に向いた面の導電体電極 2 0のほぼ裏側 の位置には、 熱伝導剤 2 6を介して金属製の第 1の冷却管 2 2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 2 0、 誘電体 1 9、 絶縁体板 2 1 を冷却している。 第 1の冷却管 2 2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 ί'ナられている。 また、 導電体電極 2 0は絶縁体板 2 1 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 2 2に接 続され、 第 3図に示すように冷却管 2 2はべローズ 2 5を通した給電線 3 6を介して高周波高圧電源 1 0 3に接続されている。 これにより導電 体電極 2 0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 1 7は接地されており、 容器 1 7と導電体電極 2 0との間は絶縁体 板 2 1で絶縁されている。 A conductor electrode 20 is provided slightly upstream of the laser gas flow from the center in the short side direction of the surface facing the discharge space S side of the insulator plate 2 、, and the conductor electrode 20 is further provided. On the surface on the S side of the discharge space, a dielectric material 19 such as ceramics or glass is provided in a layer. The conductor electrode 20 may be formed by metalizing a metal on the back surface of the dielectric 19. Disposing the conductor electrode 20 slightly upstream of the laser gas flow is because the discharge space S is curved toward the downstream side of the laser gas flow due to the laser gas flow. This is to secure insulation margin on the downstream side because the insulation performance is higher. A first cooling pipe 22 made of metal is provided at a position on the surface facing the inside of the container 17 of the insulator plate 21 and substantially behind the conductive electrode 20 via a heat conductive agent 26. The conductor electrode 20, the dielectric 19, and the insulator plate 21 heated by the discharge in the discharge space S are cooled. Inside the first cooling pipe 22, a structure capable of flowing a liquid such as water or a gas such as nitrogen as a cooling medium is provided. Further, the conductor electrode 20 is connected to the cooling pipe 22 via a power supply line (not shown) through a hole (not shown) provided in the insulator plate 21, and as shown in FIG. 22 is connected to a high-frequency high-voltage power supply 103 through a power supply line 36 through a bellows 25. As a result, a high voltage is applied to the conductor electrode 20, and discharge occurs in the discharge space S. Further, the container 17 is grounded, and the container 17 and the conductor electrode 20 are insulated by the insulator plate 21.
更に、 第 2図に示すように、 絶縁体板 2 1の容器 1 7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 2 3が熱導電剤 2 6 を介して配置されている。 熱伝導剤 2 6に関しては、 熱伝導シ一卜や他 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卜を 用いても良い。 第 2の冷却管 2 3内部には、 第 Ίの冷却管 2 2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;令却管 2 2は高圧に印加されているが、 第 2の 冷却管 2 3は接地され容器 1 7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 2 2および第 2の冷却管 2 3と、 容器 1 7の上部に設けられた容器 1 7内部側へ突出したひさし部 3 2との間 には、 第 1の冷却管 2 2および第 2の冷却管 2 3を絶縁体板 2 1 に押圧 するための樹脂製の板状の押さえ部材 2 9が配置されている。 押さえ部 材 2 9は、 第 3図に示すように、 容器 1 7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 2 9は、 第 1の長辺端面 を第 1の冷却管 2 2および第 2の冷却管 2 3の上面に接している。 押さ ぇ部材 2 9と第 1の冷却管 2 2とは、 図示省略したネジにて結合されて いる。 押さえ部材 2 9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 3 3が設けられており、 穴 3 3にはコイル 状のバネ 2 7が挿入されておリバネ 2 7の位置が固定されている。 バネ 2 7の長さは上記穴の深さよりも長く設定しておき、 穴 3 3よりはみ出 たバネ 2 7の頭部が容器 1 7のひさし部 3 2により押圧されるように、 穴 3 3の位置と深さおよびバネ.2 7の長さを適宜設定する。 第 1の冷却 管 2 2は高圧を印加されているが、 容器 1 7およびパネ 2 7とは絶縁体 である押さえ部材 2 9にて絶縁されている。 Further, as shown in FIG. 2, a second cooling pipe 23 made of metal is provided with a thermal conductive agent 26 downstream of the laser gas flow on the surface of the insulating plate 21 facing the inside of the container 17. Is arranged. As the heat conductive agent 26, a heat conductive sheet or a paste having good heat conductivity such as a silicon compound as another heat conductive agent may be used. A structure capable of flowing a liquid such as water or a gas such as nitrogen as a cooling medium is provided inside the second cooling pipe 23 similarly to the second cooling pipe 22. The first cooling pipe 22 is applied with high pressure, while the second cooling pipe 23 is grounded and arranged in contact with the container 17. In FIG. 2, between the first cooling pipe 22 and the second cooling pipe 23 and an eave portion 32 protruding into the inside of the vessel 17 provided at the top of the vessel 17, a A resin plate-shaped pressing member 29 for pressing the first cooling pipe 22 and the second cooling pipe 23 against the insulator plate 21 is disposed. As shown in FIG. 3, a plurality of the pressing members 29 are arranged in the longitudinal direction of the container 17 at substantially equal intervals, but the number and the spacing are determined by the size of the discharge electrode. Etc. may be determined as appropriate. The holding member 29 has a first long side end face in contact with the upper surfaces of the first cooling pipe 22 and the second cooling pipe 23. The pressing member 29 and the first cooling pipe 22 are connected by screws not shown. At both ends of the second long side end face opposite to the first long side end face of the holding member 29, there are provided holes 33 which do not penetrate, and a coil spring 27 is provided in the hole 33. The spring 27 is inserted and the position of the spring 27 is fixed. The length of the spring 27 is set longer than the depth of the hole, and the hole 3 3 is set so that the head of the spring 27 protruding from the hole 3 3 is pressed by the eaves 3 2 of the container 17. The position and depth of and the length of the spring .27 are set appropriately. Although a high pressure is applied to the first cooling pipe 22, it is insulated from the container 17 and the panel 27 by a holding member 29 which is an insulator.
このような構造にすることで、 容器 1 7のひさし部 3 2により押圧さ れたバネ 2 7が穴 3 3の底面を介して押さえ部材 2 9を押圧し、 バネ 2 7により押圧された押さえ部材 2 9は、 第 1の冷却管 2 2および第 2の 冷却管 2 3を押圧し熱伝導剤 2 6を介して絶縁体板 2 1 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 2 3と押 さえ部材 2 9と結合されていないので、 押さえ部材 2 9には、 第 2の冷 却管 2 3の容器 1 7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 3 4を設け、 第 2の冷却管 2 3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 2 3と押さえ部材 2 9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、 パネ 2 7を容器 1 7のひさし部 3 2にて押圧することにより、 蓋 3 0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ゃすいという 利点がある。 もちろん、 蓋 3 0によってバネ 2 7を押圧する構造でもか まわないし、 あるいは、 容器 1 7と蓋 3 0を一体とし、 下面にのみ開口 を有した容器によってパネ 2 7を押圧する構造でもかまわない。 With such a structure, the spring 27 pressed by the eaves 32 of the container 17 presses the pressing member 29 via the bottom surface of the hole 33, and the press pressed by the spring 27 The member 29 presses the first cooling pipe 22 and the second cooling pipe 23 so as to be in close contact with the insulator plate 21 via the heat conductive agent 26, and also enables vertical positioning. . Also, since the second cooling pipe 23 and the holding member 29 are not connected, the holding member 29 has a side surface opposite to the surface of the second cooling tube 23 that is in contact with the container 17. A protruding portion 34 is provided adjacent to the second cooling pipe 23 via a gap, so that the second cooling pipe 23 can be positioned in the short direction. The gap is a coefficient of thermal expansion between the second cooling pipe 23 and the holding member 29. It is provided to absorb the difference. Further, by pressing the panel 27 with the eaves 32 of the container 17, the cooling tube can be maintained in a pressed state even when the lid 30 is removed, so that the inside of the discharge tube can be easily checked. There is. Of course, a structure in which the spring 27 is pressed by the lid 30 may be used, or a structure in which the container 17 and the lid 30 are integrated and the panel 27 is pressed by a container having an opening only on the lower surface may be used. .
ここで、 押さえ部材 2 9を板形状として説明したが、 パネ 2 7と第 1 および第 2の冷却管 2 2, 2 3との間に挿入されバネ 2 7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。  Here, the holding member 29 has been described as having a plate shape. However, the holding member 29 is inserted between the panel 27 and the first and second cooling pipes 22 and 23 so that the position of the spring 27 can be fixed. Needless to say, the shape is not particularly limited to the plate shape.
第 3図において、 第 1の冷却管 2 2および第 2の冷却管 2 3はウレタ ン等の絶縁体チューブ 2 4を介して冷却装置 1 0 2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 2 4 aは、 筐体 3外部 の冷却装置 1 0 2よリベローズ 2 5の内部を通り、 第 1の冷却管 2 2の 端部に接続されている。 第 2のチューブ 2 4 bは、 押さえ部材 2 9に設 けられた穴 3 7を通って、 第 1の冷却管 2 2のもう一方の端部と第 2の 冷却管 2 3の端部に接続されている。 第 3のチューブ 2 4 cは、 押さえ 部材 2 9に設けられた穴 3 7を通って、 第 2の冷却管 2 3のもう一方の 端部からベローズ 2 5内部を通って筐体 3外部の冷却装置 1 0 2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 2 2と第 2の 冷却管 2 3それぞれ個別に冷却装置 1 0 2との間にチューブを設ける場 合に比べ、 チューブ 2 4を 1系統にすることができるため、 ベローズ 2 5の径を細くすることができる。 また第 1 の冷却管 2 2と第 2の冷却管 2 3を接続する第 2のチューブ 2 4 bを、 第 3図に示すように、 第 1 の 冷却管 2 2と第 2の冷却管 2 3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 2 4 b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 2 2と接地されている第 2の冷却管 2 3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。 In FIG. 3, the first cooling pipe 22 and the second cooling pipe 23 are connected to a cooling device 102 via an insulating tube 24 made of urethane or the like. Cooled. The first tube 24 a passes through the inside of the bellows 25 from the cooling device 102 outside the housing 3 and is connected to the end of the first cooling pipe 22. The second tube 24 b passes through the hole 37 provided in the holding member 29 and is connected to the other end of the first cooling pipe 22 and the end of the second cooling pipe 23. It is connected. The third tube 24 c passes through the hole 37 provided in the holding member 29, passes from the other end of the second cooling pipe 23 through the inside of the bellows 25, and It is led to the cooling device 102. By adopting such a configuration, compared to a case where tubes are separately provided between the first cooling pipes 22 and the second cooling pipes 23 and the cooling devices 102, one tube 24 is provided in one system. Therefore, the diameter of the bellows 25 can be reduced. Also, as shown in FIG. 3, the second tube 24 b connecting the first cooling pipe 22 and the second cooling pipe 23 is connected to the first cooling pipe 22 and the second cooling pipe 2. By connecting the opposite ends of 3 to each other, the length of the second tube 24b can be lengthened, Discharge via water can be suppressed between the first cooling pipe 22 and the second cooling pipe 23 that are grounded. By the way, the cooling water is ion-exchanged pure water, and it has been sequentially detected that the conductivity is low.
次に、 第 2の冷却管 2 3を放電部よリ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、 放電で高温となつ 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 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つそう高くな リ、 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 くなつておリ、 第 2の冷却管の効果が明確に示されている。  Next, the effect of installing the second cooling pipe 23 downstream of the discharge part in the regas flow direction will be described in detail. In a three-axis orthogonal laser oscillator, the direction of discharge and the direction of gas flow are orthogonal to each other, and the laser gas heated to a high temperature by the discharge flows downstream in the gas flow direction flowing between the electrodes. For this reason, the temperature distribution is formed such that the temperature of the gas flow flowing between the discharge electrodes is low on the upstream side and high on the downstream side. When the discharge current applied to the electrodes is increased or when abnormal discharge occurs, the downstream temperature becomes even higher, and a high stress is generated due to the temperature difference between the upstream and downstream sides. Therefore, by installing the second cooling pipe on the downstream side where the temperature rises, the temperature rise on the downstream side can be reduced, and as a result, the stress caused by the temperature rise can be reduced to about 1/2. It is determined from. For example, Fig. 4 (a) shows the temperature distribution caused by the temperature rise of the discharge electrode when there is no second cooling pipe, and Fig. 4 (b) shows the temperature distribution when the second cooling pipe is installed. The calculation result of the temperature distribution is shown. As can be seen from Fig. 4, when the second cooling tube was installed, the gradient of the temperature distribution of the discharge electrode was gentle and the maximum temperature was low, indicating the effect of the second cooling tube. I have.
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 2 2 および第 2の冷却管 2 3を、 押さえ部材 2 9を介してパネ 2 7によって 絶縁体板 2 1 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 2 1 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〗の冷却管 2 2および第 2の冷 却管 2 3と絶縁体 2 1 は自由に変形することができる。 これにより、 ァ ルミや銅などの金属などで作られた第 1の冷却管 2 2および第 2の冷却 管 2 3と、 セラミクスやガラスなどで作られた絶縁体板 2 1 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 2 1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〗 7の上面に蓋 3 0を設置することにより、 蓋 3 0を取り外し上面 開口部より容器 1 7内部の冷却管 2 2、 2 3を組み立てることができる ため、 組立て性が向上する。 In the laser oscillator configured as described above, the first cooling pipe 22 and the second cooling pipe 23 are pressed against the insulator plate 21 by the panel 27 via the pressing member 29 to be brought into contact. The second cooling pipe 22 and the second cooling pipe 22 are not fixed to each other by using a structure in which the second cooling pipe is provided in the insulating plate 21 with a concave portion or the like and the position of the second cooling pipe is fixed in the concave portion. The cooling pipe 23 and the insulator 21 of 2 can be freely deformed. As a result, the first cooling pipe 22 and the second cooling pipe 22 made of a metal such as aluminum or copper are formed. Due to the difference in the coefficient of linear expansion between the tube 23 and the insulating plate 21 made of ceramics or glass, stress does not occur even if the amount of deformation differs when the temperature changes, so the insulating plate 21 may break. Can be prevented. Further, the insulator plate has a simple shape, and the manufacturing cost of the insulator plate can be reduced. Further, by installing the lid 30 on the upper surface of the container〗 7, the lid 30 can be removed and the cooling pipes 22, 23 inside the container 17 can be assembled from the opening on the upper surface, so that the assemblability is improved. .
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 2 3 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 2 1 に 接するように配置するとともに、 冷却管 2 2、 2 3と絶縁体板 2 1 を固 着したり絶縁体板 2 1 に設けた凹部に冷却管 2 2、 2 3を設けたりせず、 絶縁体板 2 1 と冷却管 2 2、 2 3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 .  In the laser processing machine configured as described above, the second cooling pipe 23 is arranged so as to be in contact with the insulator plate 21 on the downstream side in the laser gas flow direction from the discharge space S, and the cooling pipe 22 , 23 and the insulating plate 21 are not fixed or the cooling pipes 22 and 23 are not provided in the recesses provided in the insulating plate 21 and the insulating plate 21 and the cooling pipes 22 and 23 are not provided. By making the structure freely deformable, the discharge power can be increased more than before. As a result, the discharge power can be further increased, and the output of the oscillator can be increased, which can be expected to increase the processing speed and increase the workable plate thickness. Further, even if abnormal discharge occurs, the possibility of breakage of the insulator plate is significantly reduced, so that stable processing with little downtime can be provided as a laser beam machine. Embodiment 2
また、 実施の形態 1では、 押さえ部材 2 9にて第 1の冷却管 2 2およ び第 2の冷却管 2 3の両方の冷却管を絶縁体板 2 1 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 2 2と第 2の冷却管 2 3 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 2 9 aと第 2の 押さえ部材 2 9 bを介して取り付けてもよい。  In the first embodiment, both the first cooling pipes 22 and the second cooling pipes 23 are pressed against the insulator plate 21 by the pressing members 29. However, as shown in FIG. 5, the elastic members for pressing the first cooling pipe 22 and the second cooling pipe 23 are independently provided with a first pressing member 29 a and a second pressing member 29. It may be attached via b.
この場合、 第 1の冷却管 2 2と第 2の冷却管 2 3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 2 9に傾きが発生し第 1 の冷却管 2 2と第 2の冷却管 2 3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 2 2と第 2の冷却管 2 3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。 In this case, the thermal deformation in the height direction of the first cooling pipe 22 and the second cooling pipe 23 If the amounts are different, in Embodiment 1, there is a possibility that the holding member 29 is inclined and the first cooling pipe 22 and the second cooling pipe 23 cannot be pressed properly. In the case of mode 2, since the first cooling pipe 22 and the second cooling pipe 23 are individually pressed against the insulator plate, there is no need to consider the difference in the amount of thermal deformation in the height direction.
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 .  By the way, FIG. 5 showing the structure of the discharge electrode according to the second embodiment simplifies the description except for the difference from the first embodiment, but is basically similar to the first embodiment. It has a structure similar to that shown in FIGS. 2 and 3. In the following embodiments, simplified diagrams are used as in the present embodiment. Embodiment 3.
なお、 実施の形態 1では第 1の冷却管 2 2および第 2の冷却管 2 3を 押さえ部材 2 9を介してパネ 2 7にて絶縁体板 2 1 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 2 2および第 2の冷却管 2 3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 3 8にて押 圧してもよい。  In the first embodiment, the first cooling pipe 22 and the second cooling pipe 23 are configured to be pressed against the insulator plate 21 by the panel 27 via the pressing member 29. As shown in FIG. 6, the first cooling pipe 22 and the second cooling pipe 23 may be directly pressed by an elastic body 38 made of an insulating material such as resin or rubber.
この場合、 実施の形態 2と同様に、 第 1の冷却管 2 2と第 2の冷却管 2 3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 2 2と容器 1 7との間の絶 緣は絶縁物弾性体 3 8によリ確保されるので、 実施の形態 1 におけるバ ネ 2 7と冷却管 2 2, 2 3の間の押さえ部材 2 9が不要であリ、 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 .  In this case, as in the second embodiment, the first cooling pipe 22 and the second cooling pipe 23 are individually pressed against the insulator plate, so it is necessary to consider the difference in the amount of thermal deformation in the height direction. There is no. Further, since the insulation between the first cooling pipe 22 and the container 17 is secured by the insulator elastic body 38, the spring 27 and the cooling pipes 22, 2 in Embodiment 1 are secured. Since the holding member 29 between 3 is unnecessary, the number of parts can be reduced, and there are advantages such as compactness, low cost, and improved assemblability. Embodiment 4.
また、 実施の形態 1では押さえ部材 2 9と第 1の冷却管 2 2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 2 9 に第 1の冷却管 2 2の短手方向の位置を規制する切りかき 3 5を設けて、 ネジでの結合を削除してもよい。 また、 切りかき 3 5と第 1の冷却管 2 2の側面との間には、 第 1の冷却管 2 2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。 In Embodiment 1, the holding member 29 and the first cooling pipe 22 are screwed. However, as shown in FIG. 7, the holding member 29 is provided with a notch 35 for regulating the position of the first cooling pipe 22 in the short direction, and the The bond may be deleted. Further, it is desirable to provide a gap between the cutout 35 and the side surface of the first cooling pipe 22 such that the thermal expansion of the first cooling pipe 22 can be absorbed.
この場合、 第 1の冷却管 2 2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 .  In this case, there is no need to provide a special structure for screwing to the first cooling pipe 22 and, of course, there is no need for screws, so that there are advantages such as low cost and improved assemblability. Embodiment 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 1 7内で絶縁体板 2 1 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 4 0が設けられており、 温度センサ 4 0と制御装置 1 0 8とは、 ベローズ 2 5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 1 0 8は温度センサ 4 0により、 絶 縁体板 2 1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。  FIG. 8 is a transverse sectional view of a discharge electrode according to a fifth embodiment for carrying out the present invention. In FIG. 8, the structure of the discharge electrode is the same as that of the first embodiment, except that a temperature sensor 40 is provided so as to be in contact with the portion of the insulator plate 21 downstream of the laser gas flow in the container 17. The temperature sensor 40 and the control device 108 are connected by a signal line passing through a bellows 25. With the above configuration, the control device 108 can monitor the temperature of the insulator plate 21 downstream of the laser gas flow by the temperature sensor 40, and can control the laser oscillator based on the temperature.
異常放電が発生した場合、 絶縁体板 2 1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 4 0に接続された制御装置 1 0 8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 2 3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 2 〗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 2 3を設置しない場合に比べ緩和されるので、 温度センサ 4 0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 2 1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。 産業上の利用可能性 If an abnormal discharge occurs, the temperature of the insulator plate 21 downstream of the laser gas flow rises above a specified value, so the control device 108 connected to the temperature sensor 40 detects the abnormality and discharges the oscillator. By controlling the current to stop, it is possible to avoid damage to the discharge electrode due to the occurrence of abnormal discharge. In addition, since the second cooling pipe 23 is provided, if abnormal discharge occurs, the rate of temperature rise downstream of the laser gas flow of the insulator plate 2 が is not provided with the second cooling pipe 23. Even if an inexpensive sensor with a bimetallic time constant of several seconds is used for the temperature sensor 40, It can be detected before the temperature of the body plate 21 rises to the point at which it is destroyed. As a result, downtime of the laser beam machine can be reduced or eliminated. Industrial applicability
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。  As described above, the laser oscillator and the laser processing machine according to the present invention are particularly suitable for being used for high-power laser processing.

Claims

請 求 の 範 囲 The scope of the claims
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、 1-a laser oscillator which causes a laser gas to flow between a pair of discharge electrodes, applies a high voltage between the discharge electrodes to generate a discharge between the discharge electrodes, and excites the laser gas to perform laser oscillation;
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、 A first cooling pipe provided substantially at the center of a pair of insulator plates constituting the discharge electrode,
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、 A second cooling pipe provided downstream of the insulator plate in a direction in which the laser gas flows;
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。 A laser oscillator comprising: an elastic body that presses the first cooling pipe and the second cooling pipe against the insulator plate.
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、  2. The pair of insulator plates are provided with a conductor electrode on a first surface, and arranged so as to face the first surface;
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、 The first cooling pipe is provided on a second surface on the back side of the first surface of the insulator plate,
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。 The laser oscillator, wherein the second cooling pipe is provided on a downstream side of the second surface of the insulator plate in a direction in which the laser gas flows.
3 . 前記弾性体は、  3. The elastic body is
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。 3. The laser oscillator according to claim 1, wherein the laser oscillator directly presses the first cooling pipe and the second cooling pipe.
4 . 前記弾性体は、  4. The elastic body is
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。 3. The laser oscillator according to claim 1, wherein the first cooling pipe and the second cooling pipe are individually pressed.
5 . 前記弾性体は、  5. The elastic body is
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。 The laser according to claim 1, wherein the laser beam presses the first cooling pipe and the second cooling pipe via a pressing member. 4. Oscillator.
6 . 前記押さえ部材は、  6. The holding member is
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。 6. The laser oscillator according to claim 5, wherein the laser oscillator simultaneously presses the first cooling pipe and the second cooling pipe.
7 . 前記押さえ部材は、 7. The holding member is
前記第 1の冷却管を押圧する第 1の押さえ部材と、 A first pressing member that presses the first cooling pipe,
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。 6. The laser oscillator according to claim 5, comprising a second pressing member for pressing the second cooling pipe.
8 . 前記押さえ部材は、  8. The holding member is
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。 6. The laser oscillator according to claim 5, further comprising a position regulating means for regulating a position of said first cooling pipe and / or said second cooling pipe.
9 . 前記位置規制手段は、  9. The position restricting means is:
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。 9. The laser oscillator according to claim 8, wherein the laser oscillator is a cutout provided on the holding member.
1 0 . 前記位置規制手段は、  10. The position restricting means,
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。 9. The laser oscillator according to claim 8, wherein the laser oscillator is a projection provided on the holding member.
1 1 . 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、  11. A temperature sensor provided downstream of the insulator plate in the flow direction of the laser gas;
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。 A control device for receiving a signal from the temperature sensor and controlling an oscillator so as to stop laser oscillation when the temperature rises above a set temperature, wherein the control device comprises: Laser oscillator.
1 2 . —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 一ザ加工を行うレーザ加工機において、 1 2 .—Laser gas flows between a pair of discharge electrodes, a high voltage is applied to the discharge electrodes to generate a discharge between the discharge electrodes, and the laser gas is output from a laser oscillator that excites the laser gas and performs laser oscillation. Laser beam In laser processing machines that perform one-piece processing,
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。 A laser processing machine comprising the laser oscillator according to claim 1 or 2.
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