JPH08186304A - ガスレーザ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 作業休止時に外部からレーザガスが供給され
ていることを確認しつつ、ガス循環系内部のガス圧が大
気圧に達するまでレーザガスを注入する装置の提供。 【構成】 ガスレーザ装置において、ガス循環系内部に
レーザガスを注入する電磁弁と、ガス循環系内部のガス
圧が大気圧になることを検出する第１の圧力スイッチ４
と、レーザガスが外部から供給されていることを検出す
る第２の圧力スイッチ５と、第１の圧力スイッチと前記
第２の圧力スイッチの状態からレーザガス供給源の異常
を検知し表示する異常表示器１９とを具備することを特
徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、装置の休止時にガス循
環系内部のガス圧が大気圧に達するまでレーザガスを注
入するガスレーザ装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】ガスレーザ装置においては、ガス循環系
内部を外部の気圧（大気圧）よりも低いガス圧にして運
転しているため、外部との気圧差の関係で水分やほこり
が侵入しやすい。そのため、ガスレーザ装置を長期間使
用しない場合は、ガス循環系内部のガス圧を外部の気圧
（大気圧）と等しくすることにより水分やほこりの侵入
を防いでいる。その方法としては、従来、図１および図
２に示すような構成の装置があった。

【０００３】図１は従来装置の例を示す図であり、同図
において、１は放電管、２はシーケンス制御装置、５は
圧力スイッチ、６はレーザガスボンベ、７はレーザガス
を強制的に循環させるためのブロワ、８は真空ポンプ、
９は循環路、１０および１１は電磁弁、１４は手動の開
閉弁、１５は乾燥剤室、１６は出力鏡、１７は反射鏡、
２０および２１はガスレギュレータである。

【０００４】同図において、放電管１をはさむように出
力鏡１６および反射鏡１７が配置され、光学的共振器を
構成している。レーザガスは、循環路９を通じてブロワ
７で循環され放電管１の中にガスの流れを形成する。循
環路９から分岐された分岐路には各々第１の電磁弁１
０、第２の電磁弁１１および手動の開閉弁１４が設けら
れている。第１の電磁弁１０は、レーザガスボンベ６に
接続されており、第２の電磁弁１１は真空ポンプ８に接
続されている。レーザガスボンベ６の出口部におけるガ
ス圧はガスレギュレータ２０により調節され、第１の電
磁弁１０の入口部におけるガス圧はガスレギュレータ２
１により調節されている。また、開閉弁１４と外部との
間には、乾燥剤室１５が設けられている。各電磁弁１
０、１１、ブロワ７および真空ポンプ８の動作は、シー
ケンス制御装置２により制御されている。圧力スイッチ
５は外部に接続されたレーザガスボンベ６からレーザガ
スが供給されていることを検出しており、その出力信号
はシーケンス制御装置２に接続されている。

【０００５】上記構成において、ガスレーザ装置の運転
中は、第１の電磁弁１０および第２の電磁弁１１は開と
し、開閉弁１４は閉としている。レーザガスボンベ６か
ら第１の電磁弁１０を通って新鮮なレーザガスが循環路
９に供給され、ブロワ７によって循環路から放電管１に
送り出され、放電管１および循環路９を通ってブロワ７
に戻り、循環している。また、循環および放電により劣
化したレーザガスは真空ポンプ８により、循環路９から
第２の電磁弁１１を通って外部へ排出される。

【０００６】ガスレーザ装置を長期間停止するときは、
ブロワ７および真空ポンプ８を停止し、第１の電磁弁１
０および第２の電磁弁１１を閉の状態にしておいて、開
閉弁１４を開き、外部の空気を乾燥剤室１５の乾燥剤に
通すことにより空気中に含まれる水分を取り除いてか
ら、循環路９に注入し、ガス循環系内部のガス圧が大気
圧と等しくなり、空気の流入が止まった時点で開閉弁１
４を閉じる。

【０００７】また、図２は別の従来装置の例を示す図で
あり、同図において、３および１２は電磁弁、１３は入
口側と出口側の圧力が等しくなったときに開いて、この
開状態にあることを信号として出力する定圧弁、２２は
ガスレギュレータであり、その他は図１と同機能のもの
に同符号を付してある。

【０００８】同図において、放電管１をはさむように出
力鏡１６および反射鏡１７が配置され、光学的共振器を
構成している。レーザガスは、循環路９を通じてブロワ
７で循環され放電管１の中に流れを形成する。循環路９
から分岐された分岐路には各々第１の電磁弁１０、第２
の電磁弁１１、第３の電磁弁３および第４の電磁弁１２
が設けられている。第１の電磁弁１０および第３の電磁
弁３は、レーザガスボンベ６に接続されており、第２の
電磁弁１１は真空ポンプ８に接続されている。レーザガ
スボンベ６の出口部におけるガス圧はガスレギュレータ
２０、第１の電磁弁１０の入口部におけるガス圧はガス
レギュレータ２１、第３の電磁弁３の入口部におけるガ
ス圧はガスレギュレータ２２によりそれぞれ調節されて
いる。また、第４の電磁弁１２と外部との間には、ガス
循環系内部のガス圧が大気圧に達すれば自動的に開く定
圧弁１３が設けられている。各電磁弁１０、１１、３、
１２、ブロワ７および真空ポンプ８の動作は、シーケン
ス制御装置２により制御されている。外部に接続された
レーザガスボンベ６からレーザガスが供給されているこ
とを検出している第２の圧力スイッチ５の出力信号およ
び定圧弁１３の動作状態の出力信号は、シーケンス制御
装置２に接続されている。

【０００９】上記構成において、ガスレーザ装置の運転
中は、第１の電磁弁１０および第２の電磁弁１１は開と
し、第３の電磁弁３および第４の電磁弁１２は閉として
いる。レーザガスボンベ６から第１の電磁弁１０を通っ
て新鮮なレーザガスが循環路９に供給され、ブロワ７に
よって循環路９から放電管１に送り出され、放電管１お
よび循環路９を通ってブロワ７に戻り、循環している。
また、循環および放電により劣化したレーザガスは真空
ポンプ８により、循環路９から第２の電磁弁１１を通っ
て外部へ排出される。

【００１０】ガスレーザ装置が停止状態、即ち、ブロワ
７および真空ポンプ８が停止し、第１の電磁弁１０およ
び第２の電磁弁１１が閉の状態において、第３の電磁弁
３を開いてガス循環系内部にレーザガスを注入し、第４
の電磁弁１２を開く。ガス循環系内部のガス圧が大気圧
に達すれば定圧弁１３が自動的に開き、これを検出して
第３の電磁弁３および第４の電磁弁１２を閉じる。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図１の方法
の場合は、大量の空気を急激に流入させると水分を十分
に取り除けない可能性や手動のため開閉弁を閉め忘れる
という可能性がある。また、乾燥剤が劣化し吸湿能力が
落ちた場合は、乾燥剤を交換する必要があり、そのため
のコストや手間も必要となるという問題点がある。図２
の方法の場合は、電磁弁３を開いたときにガスが大量に
流れ込み、このために入口部のガス圧が低下した状態と
なり、圧力スイッチ５は圧力低下信号を出力してしま
う。この圧力低下信号は、ボンベの内圧が不足であると
きにも発生するので両者の区別がつかず、シーケンス制
御装置２に複雑な判断機能を設けることが必要となる。

【００１２】つまり、圧力スイッチ５が検出する圧力は
ガスボンベの残圧、レーザガスの元圧力を調整するガス
レギュレータ２０の容量、ガスボンベとガスレーザ装置
間の配管長および配管径等によって変化する。そのた
め、例えば、ガスレギュレータ２０の容量が小さい場合
に、ガス循環系内部に急激にレーザガスを注入すると、
ボンベからのガスの供給が追いつかず、一時的にガスレ
ギュレータ２０の出口部におけるガス圧が低下する。そ
の結果、圧力スイッチ５の設定値を下回ることがある。
この場合、圧力スイッチの出力を見ただけでは、ガス循
環系内部にレーザガスを注入したためにガス圧が低下し
たのか、レーザガスの供給元または供給経路に何らかの
異常が生じたためにガス圧が低下したのかの区別がつか
ず、このガス圧の低下現象が正常か異常かの判断ができ
ないことになる。

【００１３】一方、圧力スイッチ５が圧力低下を検出し
ない程度まで、レーザガスの注入量を減らすと、レーザ
ガスの注入に長時間を要してしまう。また、レーザガス
を注入する間圧力スイッチの出力を無視した場合は、外
部から供給されるレーザガスのガス圧に異常が生じて
も、その異常を検出できなくなる。

【００１４】本発明は上述の問題に鑑みてなされたもの
で、その目的は、外部からのレーザガス供給能力にかか
わらずガス循環系内部に短時間でレーザガスを注入で
き、かつレーザガスの注入中に外部から供給されるレー
ザガスのガス圧が、レーザガスの供給元または供給経路
の異常が原因により低下した場合はそれを検出し、レー
ザガスの注入を停止するとともに異常の発生を警報する
ガスレーザ装置を提供することである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、レーザガスを循環させながらレーザ発振
を行うガスレーザ装置において、放電管および循環路か
らなるガス循環系内部にレーザガスを注入する電磁弁
と、ガス循環系内部のガス圧が大気圧となったときに動
作する第１の圧力スイッチと、レーザガスの供給側配管
の圧力を検出する第２の圧力スイッチと、装置の休止時
に電磁弁を一定時間開いてレーザガスをガス循環系内に
注入する時限回路と、時限回路の時限終了により電磁弁
が閉じたときに第２の圧力スイッチがガス供給側配管の
圧力が一定時間内に所定値以上になったことを検出した
ときには再度時限回路を起動し一定時間経過後も所定値
以上に達しなかったときは異常と判断するとともに第１
の圧力スイッチが動作したときに時限回路の動作を中止
するシーケンス制御回路を具備したガスレーザ装置を提
案したものである。

【００１６】

【実施例】以下、図示の実施例を参照して本発明を詳細
に説明する。図３は本発明の装置の実施例を示す図であ
り、同図において、１は放電管、２はシーケンス制御装
置、４および５は圧力スイッチ、６はレーザガスボン
ベ、７はブロワ、８は真空ポンプ、９は循環路、３、１
０および１１は電磁弁、１６は出力鏡、１７は反射鏡、
１９は異常表示器、２０、２１および２２はガスレギュ
レータである。

【００１７】同図において、放電管１をはさむように出
力鏡１６および反射鏡１７が配置され、光学的共振器を
構成している。レーザガスは、循環路９を通じてブロワ
７で循環され放電管１の中にガスの流れを形成する。循
環路９から分岐された分岐路には各々第１の電磁弁１
０、第２の電磁弁１１および第３の電磁弁３が設けられ
ている。第１の電磁弁１０および第３の電磁弁３は、レ
ーザガスボンベ６に接続されており、第２の電磁弁１１
は真空ポンプ８に接続されている。レーザガスボンベ６
の出口部におけるガスの圧力はガスレギュレータ２０、
第１の電磁弁１０の入口部におけるガスの圧力はガスレ
ギュレータ２１、第３の電磁弁３の入口部におけるガス
の圧力はガスレギュレータ２２によりそれぞれ調節され
ている。各電磁弁３、１０、１１、ブロワ７および真空
ポンプ８の動作および異常表示器１９の表示出力は、シ
ーケンス制御装置２により制御されている。第１の圧力
スイッチ４は放電管１および循環路９からなるガス循環
系内部のガス圧を検出し、内部のガス圧が大気圧に達し
たときに出力信号を発生し、第２の圧力スイッチ５は外
部に接続されたレーザガスボンベ６から供給されている
レーザガス圧力を検出しており、それらの出力信号はシ
ーケンス制御装置２に接続されている。

【００１８】また、図４は図３の実施例においてガス循
環系内部にレーザガスを注入する場合のタイムチャー
ト、図５は図３の実施例においてガス循環系内部にレー
ザガスを注入する場合のフローチャート、図６は図３の
実施例においてガス循環系内部にレーザガスを注入する
場合の異常発生時のタイムチャートである。

【００１９】図３の実施例において、ガス循環系内部に
レーザガスを注入して大気圧にする場合について図４、
図５および図６とともに説明する。ガスレーザ装置が停
止状態、即ち、ブロワ７および真空ポンプ８が停止し、
第１の電磁弁１０および第２の電磁弁１１が閉の状態に
おいて、まず、レーザガス注入前にガス循環系内部がす
でに大気圧になっていないかを第１の圧力スイッチ４で
確認し、外部からレーザガスが供給されているかを第２
の圧力スイッチ５で確認する（図５のステップ２、
３）。次に、第３の電磁弁３を開いて第１の圧力スイッ
チ４がＯＮになるまで、または第３の電磁弁３を開いて
からＴ1 秒が経過するまでレーザガスを注入し、第３の
電磁弁３を閉じる（図５ステップ４〜７）。この場合の
レーザガスの注入時間Ｔ1 は、たとえ異常発生によりガ
ス循環系内部にレーザガス以外の気体が混入しても、ガ
スレーザ装置の出力に影響のでない時間、即ち、ガス循
環系内部にレーザガスを注入して大気圧とするのに要す
る時間の１０％程度に設定するのがよい。

【００２０】ここで、外部におけるレーザガスの供給能
力が低い場合、第３の電磁弁３を開くと供給されるレー
ザガスのガス圧が低下し、第２の圧力スイッチ５はＯＦ
Ｆとなる（図４のタイミング“イ”）。しかし、この場
合でも、第３の電磁弁３を開いてからＴ1 秒後に第３の
電磁弁３を閉じると、レーザガスが正常に供給されてい
れば、異常検出制限時間のＴ2 秒後までに、供給される
レーザガスのガス圧は元通りに回復し、第２の圧力スイ
ッチ５はＯＮとなる（図４のタイミング“ロ”）。この
場合の異常検出制限時間Ｔ2 は、レーザガスが正常に供
給されている場合に第３の電磁弁３を閉じてから、供給
されるレーザガスのガス圧が元通りに回復し、第２の圧
力スイッチ５がＯＮとなるのに要する時間よりも長けれ
ばよく、例えば、これらの時間の２倍程度に設定すると
よい。

【００２１】このように、第３の電磁弁３を開くことに
より第２の圧力スイッチ５が一旦ＯＦＦとなっても、第
３の電磁弁３を閉じると第２の圧力スイッチ５がＯＮと
なる場合は、レーザガスが正常に供給されているとみな
し再度第３の電磁弁３を開いてガスを注入する。この制
御をガス循環系内部のガス圧が大気圧に達するまで、即
ち第１圧力スイッチ４がＯＮとなる（図４のタイミング
“ハ”）まで繰り返す。（図５のステップ３〜８）

【００２２】また、レーザガスの注入中に、例えばレー
ザガスボンベの残圧が低くなったり、ガス配管が破損し
た等、何らかの原因により外部からレーザガスが供給さ
れなくなった場合は、第３の電磁弁３を開くと供給され
るレーザガスのガス圧が低下し、第２の圧力スイッチ５
はＯＦＦとなり（図６のタイミング“ニ”）、この後に
第３の電磁弁３を閉じても異常検出制限時間のＴ2 秒後
までに供給されるレーザガスのガス圧が回復することは
なく、第２の圧力スイッチ５はＯＦＦのままとなる。こ
のように、第３の電磁弁３を開くことにより第２の圧力
スイッチ５がＯＦＦとなった後に、第３の電磁弁３を閉
じてもガスの供給側圧力が上昇せず第２の圧力スイッチ
５がＯＦＦのままとなる場合は、外部からのレーザガス
の供給に何らかの異常が生じたとみなし、第３の電磁弁
３は閉じたまま異常表示器１９に異常信号を出力する
（図６のタイミング“ホ”、図５のステップ８〜１
０）。

【００２３】前述の実施例では、ガス循環系内部のガス
圧を大気圧にするために注入するガスがレーザガスの場
合について説明したが、本発明はこれに限定されるもの
ではなく他の乾燥ガス、例えば、乾燥空気、窒素ガス等
も含むものでも同様である。

【００２４】また、第２の圧力スイッチ５としては、通
常運転時におけるレーザガスの供給を検出するための圧
力スイッチを兼用することができるので、新たに圧力ス
イッチを設ける必要はない。

【００２５】

【発明の効果】上記の通りであるので、本発明によれば
外部からのレーザガスの供給能力に異常が生じたときに
これを敏速かつ正確に検出することができ、しかも異常
検出のためにガスの供給量を少なくする必要もないの
で、ガス循環系内部のガス圧を短時間で大気圧にするこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】従来の装置の例を示す図。

【図２】別の従来の装置の例を示す図。

【図３】本発明の実施例を示す図。

【図４】図３の実施例においてガス循環系内部にレーザ
ガスを注入する場合のタイムチャート。

【図５】図３の実施例においてガス循環系内部にレーザ
ガスを注入する場合のフローチャート。

【図６】図３の実施例においてガス循環系内部にレーザ
ガスを注入する場合の異常発生時のタイムチャート。

【符号の説明】

１ 放電管 ２ シーケンス制御装置 ３ 第３の電磁弁 ４ 第１の圧力スイッチ ５ 第２の圧力スイッチ ６ レーザガスボンベ ７ ブロワ ８ 真空ポンプ ９ 循環路 １０ 第１の電磁弁 １１ 第２の電磁弁 １２ 第４の電磁弁 １３ 定圧弁 １４ 手動開閉弁 １５ 乾燥剤室 １６ 出力鏡 １７ 反射鏡 １９ 異常表示器 ２０、２１、２２ ガスレギュレータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 レーザガスを循環させながらレーザ発振
   を行うガスレーザ装置において、放電管および循環路か
   らなるガス循環系内部にレーザガスを注入する電磁弁
   と、前記ガス循環系内部のガス圧が大気圧となったとき
   に動作する第１の圧力スイッチと、前記レーザガスの供
   給側配管の圧力を検出する第２の圧力スイッチと、装置
   の休止時に前記電磁弁を一定時間開いてレーザガスを前
   記ガス循環系内に注入する時限回路と、前記時限回路の
   時限終了により前記電磁弁が閉じたときに前記第２の圧
   力スイッチが前記ガス供給側配管の圧力が一定時間内に
   所定値以上になったことを検出したときには再度前記時
   限回路を起動し一定時間経過後も所定値以上に達しなか
   ったときは異常と判断するとともに前記第１の圧力スイ
   ッチが動作したときに前記時限回路の動作を中止するシ
   ーケンス制御回路とを具備したガスレーザ装置。