JPH06260708A - レーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーザ発振装置の装置本体内部での結露を防
止する。 【構成】 乾燥ガス供給装置１０５が、装置本体１０１
を収納している容器１３の外側に設置され、エアコンプ
レッサ１５１、オイルミストフィルタ１５２、水分除去
フィルタ１５３及び防塵用フィルタ１５４で構成され、
容器１３の内部に乾燥ガスを供給する。乾燥ガス供給装
置１０５を運転して、容器１３の内部に乾燥ガス供給装
置１０５からの乾燥ガスを供給すると、容器１３内部の
空気はその乾燥ガスで置換され、容器１３内部の露点は
下がる。この置換後の容器１３内部の露点は冷却水１２
の温度より低くなるように調整される。その結果、装置
本体１０１の各部位での結露を確実に防止することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属加工等に使用される
大出力ガスレーザ発振装置の改良に関する。より詳細に
は、装置本体の構成部品に生じる結露の防止を図ったレ
ーザ発振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来例として高周波励起ＣＯ₂ ガスレー
ザ発振装置につき図４を用いて説明する。図中、１００
Ａは高周波励起ＣＯ₂ ガスレーザ発振装置（以下、「レ
ーザ発振装置」という）であり、レーザガスがガス循環
系２と放電管４内を循環する。

【０００３】送風機１から吐出したレーザガスは、送風
機１で受けた圧縮熱を取り去るために、熱交換器３によ
り冷却され、常に一定温度に管理されて放電管４に入
る。ここで、レーザ用電源５による高周波放電により励
起されて高温になったレーザガスは熱交換器３により再
び冷却され、送風機１に戻る。なお、レーザ発振装置１
００Ａ全体は、防塵のため容器１３の中に設置されてい
る。

【０００４】放電管４は両端の全反射鏡７及び出力鏡８
によってファブリペロー型発振器を構成しており、放電
により発生したレーザ光を増幅して一部を外部に出力す
る。出力されたレーザ光は、容器１３の一部に設けられ
たビーム取り出し口１４を通過した後、ベンダミラー９
で方向を変えてレーザ加工機１０に入り、ワークを加工
する。これらレーザ発振装置１００Ａ及びレーザ加工機
１０はすべて数値制御装置１１が内部に記憶しているプ
ログラムにそって制御している。

【０００５】レーザ発振装置１００Ａに使用される光学
部品は通常、レーザ光の吸収率は極めて小さいが、レー
ザ光自体の出力が大きくなると、光学部品でのレーザ光
吸収による発熱は無視できないものがある。レーザ光吸
収による発熱は、光学部品を熱膨張によって変形させ、
レーザ光のビーム品質を低下させるために、レーザ加工
機１０における切断性能を悪化させる。そのため、すべ
ての光学部品は、一定温度に管理された冷却水１２によ
り冷却されている。図では、冷却水１２は、出力鏡８の
みを冷却しているが、実際は全反射鏡７等すべての光学
部品を冷却する。また、冷却水１２は、レーザ用電源５
や熱交換器３、６等の他の部位にも同様に供給されて、
それらを冷却している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザ発振
装置１００Ａは通常防塵のために、容器１３によって密
閉構造が取られているが、その容器１３は、ビーム取り
出し口１４等構造上どうしても開口部分を設ける必要が
ある。このため、容器１３内には、その開口部分から外
気が侵入してくる。夏期や雨期など高温多湿な条件下で
使用されると、その高温多湿な空気が、レーザ発振装置
１００Ａの内部に侵入し、冷却水により冷却されて周囲
より低い温度になっている部位に接すると、その部位で
結露することがある。

【０００７】レーザ発振装置１００Ａの重要構成部品の
大半は高度に乾燥したレーザガスと接しており、結露は
問題とならないが、出力鏡８は半透過鏡でありレーザ光
透過により温度が上昇するのを防止するために水冷され
ており、かつ外側は容器１３に侵入してきた外気にふれ
ている。このため結露する可能性が大きくなる。一旦結
露が発生すると、その水分によりレーザ光が吸収され、
出力鏡８の温度が急激に上昇してレーザ光のビーム品質
の低下、最悪の場合出力鏡８の破損にいたり、レーザ発
振装置１００Ａに重大な障害をあたえる。また、冷却効
果を上げるために水冷しているレーザ用電源５もその内
部で結露すると安全上大きな問題となる。

【０００８】そのため、従来は結露センサをレーザ発振
装置１００Ａの内部に設置し、結露している場合には、
レーザ発振装置１００Ａを起動出来ないようにしてい
た。ただし、この方法では、高温多湿の条件下で使用し
た場合、頻繁にレーザ発振装置１００Ａは停止すること
になり、使用上大きな問題となっていた。

【０００９】また、結露の可能性がある所には室温に調
整した冷却水を使用し、結露を防ぐ方法もとられている
が、レーザ発振装置１００Ａの内部には、熱交換器３、
６等常に一定温度に管理されなければならな部位も多
く、結局２系統の冷却水を必要とし、そのため、冷却水
温度管理装置が複雑となり価格的な負担も大きかった。

【００１０】さらに、レーザ発振装置１００Ａの内部に
除湿器を設置して内部の空気を積極的に乾燥させる方法
もとられる場合があるが、スペース的な問題や、除湿器
の構成部品であるコンプレッサやファン等の振動がレー
ザ発振装置１００Ａに悪影響を及ぼすこともあり、問題
が多かった。

【００１１】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、装置内部での結露を防止することができるレ
ーザ発振装置を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明では上記課題を解
決するために、レーザ発振によりレーザ光を出力するレ
ーザ発振装置において、装置本体を収納する容器と、前
記容器の内部に乾燥ガスを供給するガス供給部と、を有
することを特徴とするレーザ発振装置が、提供される。

【００１３】

【作用】装置本体を収納する容器の内部に、ガス供給部
からの乾燥ガスを供給する。容器内部の高温多湿の空気
を乾燥ガスで置換することにより、容器内部の露点は下
がる。したがって、レーザ発振装置の各部位での結露を
防止することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は本発明のレーザ発振装置の全体構成を示
す図である。上記の図４で示した従来例のレーザ発振装
置１００Ａと同じ構成要素には、同一符号を付して説明
を省略する。

【００１５】図において、レーザ発振装置１００は、装
置本体１０１と乾燥ガス供給装置１０５とから成る。乾
燥ガス供給装置１０５は、装置本体１０１を収納してい
る容器１３の外側に設置される。乾燥ガス供給装置１０
５は、容器１３の内部に乾燥ガス（乾燥空気）を供給す
るための装置であり、エアコンプレッサ１５１、オイル
ミストフィルタ１５２、水分除去フィルタ１５３及び防
塵用フィルタ１５４で構成される。エアコンプレッサ１
５１で圧縮された空気は先ずオイルミストフィルタ１５
２で油分が取り除かれる。そののち水分除去フィルタ１
５３で水分が取り除かれて乾燥ガスとなる。ただし、そ
の乾燥ガスをそのまま容器１３内に供給すると塵埃等が
混入していて出力鏡８等を汚染する可能性があるため、
更に塵埃用フィルタ１５４を通して塵埃が取り除かれ
る。このような過程を経て生成した乾燥ガスは十分クリ
ーンとなり、容器１３内部に導入しても装置本体１０１
の構成部品になんら悪い影響を与えない。

【００１６】乾燥ガス供給装置１０５は装置本体１０１
とは電源系統や制御系統を全く別個に設けてあり、たと
え装置本体１０１が停止していても必要に応じて適切に
乾燥ガス供給装置１０５を運転することができる。

【００１７】乾燥ガス供給装置１０５を運転して、容器
１３の内部に乾燥ガス供給装置１０５からの乾燥ガスを
供給すると、容器１３内部の空気はその乾燥ガスで置換
され、容器１３内部の露点は下がる。この置換後の容器
１３内部の露点は冷却水１２の温度より低くなるように
調整される。その結果、装置本体１０１の各部位での結
露を確実に防止することができ、使用者がいつレーザ発
振装置１００の使用を開始しても、結露している可能性
はない。

【００１８】このように、容器１３内に乾燥ガスを供給
することにより、装置本体１０１を構成する各部位での
結露を防止することができ、高温多湿下でも、レーザ発
振装置１００を常時使用できるようになる。また、装置
本体１０１に使用している出力鏡８等の光学部品を結露
から保護し、結露した水分の温度上昇により生じる光学
部品の破損も防止することができ、その長寿命化が可能
となる。さらに、レーザ電源５等が結露して生じる漏電
等の安全上の問題点も解消する。

【００１９】また、乾燥ガス供給装置１０５の構成部品
の内、実際に稼働するのはエアコンプレッサ１５１のみ
であり、稼働部を少なく構成できるので、信頼性が高い
うえにランニングコストは極めて安価となる。

【００２０】図２は本発明の第２の実施例を示す図であ
る。上記第１の実施例との相違点は、乾燥ガス供給装置
１０５にタイマ１５６を設けた点である。乾燥ガス供給
装置１０５及びタイマ１５６は、第１の実施例と同様
に、装置本体１０１とは別個の電源系統や制御系統をも
っている。使用者が次回のレーザ発振装置使用開始時刻
と、その使用開始前に予め乾燥ガスを供給しておく時間
をタイマ１５６に設定することにより、使用開始時刻の
一定時間前から乾燥ガス供給装置１０５を運転させるこ
とが可能である。使用開始前に予め乾燥ガスを供給して
おく時間は、乾燥ガス供給装置１０５の供給能力、レー
ザ発振器装置１００の大きさ（容器１３の大きさ）、外
気の温度、湿度等の条件から総合的に決定され、タイマ
１５６には、容器１３の内部の露点を、使用する冷却水
１２の温度以下にするのに十分な時間が設定される。本
実施例ではその時間を２時間とした。日常的にレーザ発
振装置１００を使用する場合は、一度毎日のレーザ発振
装置使用開始時刻を設定しておけば、その後は再び設定
し直す必要はない。

【００２１】このように、乾燥ガスの供給をタイマ１５
６で制御することにより、乾燥ガス供給装置１０５の無
駄な動作を低減することができ、効果的に結露を防止す
ることができる。

【００２２】図３は本発明の第３の実施例を示す図であ
る。本実施例では、乾燥ガス供給装置１０５に制御装置
１５７を設け、その制御装置１５７で乾燥ガス供給装置
１０５の運転を制御するようにしている。容器１３に
は、容器１３内の湿度を検出する湿度センサ１７及び容
器１３内の温度を検出する温度センサ１８が設けられ
る。

【００２３】乾燥ガス供給装置１０５、湿度センサ１
７、温度センサ１８、及び制御装置１５７は、第１の実
施例と同様に、装置本体１０１とは別個の電源系統や制
御系統をもっている。湿度センサ１７、温度センサ１８
は常に容器１３内部の空気をモニタしており、制御装置
１５７は、その湿度センサ１７及び温度センサ１８から
の検出信号を受けて、容器１３の内部空気の露点を計算
する。この露点が、冷却水１２の温度より高くなると、
制御装置１５７は、乾燥ガス供給装置１０５を動作さ
せ、乾燥ガスの容器１３内部への供給を開始する。容器
１３内部の空気状態に応じて、その乾燥ガス供給量を制
御し、容器１３内部の空気が冷却水１２によって結露す
る可能性がなくなるまで、乾燥ガスの供給を継続して行
う。

【００２４】このように、湿度センサ１７や温度センサ
１８を使用して、乾燥ガス供給の制御を行うことにより
必要最小限の乾燥ガス供給で結露を防止することがで
きる。

【００２５】なお、湿度センサ１７のみにより、内部空
気の乾燥状態を簡易的に知ることができるので、制御装
置１５７は、湿度センサ１７の検出信号のみを受けて乾
燥ガス供給装置１０５の動作制御を行うように構成して
もよい。

【００２６】上記の説明では、乾燥ガス供給装置１０５
を容器１３の外側に設置するようにしたが、容器１３の
内側に設置するように構成することもできる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、装置本
体を収納する容器内に乾燥ガスを供給するように構成し
たので、装置本体を構成する各部位での結露を防止する
ことができ、高温多湿下でも、レーザ発振装置を常時使
用できるようになる。

【００２８】また、装置本体に使用している出力鏡等の
光学部品を結露から保護し、結露した水分の温度上昇に
より生じる光学部品の破損も防止することができ、その
長寿命化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のレーザ発振装置の全体構成を示す図で
ある。

【図２】本発明の第２の実施例を示す図である。

【図３】本発明の第３の実施例を示す図である。

【図４】ガスレーザ装置の従来例を示す図である。

【符号の説明】

１ 送風機 ２ ガス循環系 ３，６ 熱交換器 ４ 放電管 ５ レーザ用電源 ７ 全反射鏡 ８ 出力鏡 １０ レーザ加工機 １１ 数値制御装置 １２ 冷却水 １３ 容器 １７ 湿度センサ １８ 温度センサ １０５ 乾燥ガス供給装置 １５１ エアコンプレッサ １５２ オイルミストフィルタ １５３ 水分除去フィルタ １５４ 塵埃用フィルタ １５６ タイマ １５７ 制御装置

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザ発振によりレーザ光を出力するレ
   ーザ発振装置において、 装置本体を収納する容器と、 前記容器の内部に乾燥ガスを供給するガス供給部と、 を有することを特徴とするレーザ発振装置。
2. 【請求項２】 前記ガス供給部にタイマを設け、前記タ
   イマを用いて装置使用開始時刻より前に前記乾燥ガスを
   前記容器の内部に供給することを特徴とする請求項１記
   載のレーザ発振装置。
3. 【請求項３】 前記容器の内部に設けた湿度センサもし
   くは温度センサ、または湿度センサ及び温度センサの双
   方の検出信号に基づいて前記ガス供給部が前記乾燥ガス
   を前記容器の内部に供給する時刻、供給する量を制御す
   るように構成したことを特徴とする請求項１記載のレー
   ザ発振装置。
4. 【請求項４】 前記ガス供給部は、エアコンプレッサ、
   オイルミストフィルタ、水分除去フィルタ及び防塵用フ
   ィルタを具備し、前記エアコンプレッサで圧縮された空
   気から油分、水分、塵埃を取り除いて前記乾燥ガスを製
   造し、前記容器の内部に供給することを特徴とする請求
   項１記載のレーザ発振装置。