JPH02285686A

JPH02285686A - 気体レーザ装置

Info

Publication number: JPH02285686A
Application number: JP10880689A
Authority: JP
Inventors: Tsutomu Sugiyama; 勤杉山
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1989-04-27
Filing date: 1989-04-27
Publication date: 1990-11-22

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、炭酸ガスレーザ等の気体レーザ装置において
、特にレーザ光の出力変動を低減して加工品質の改善を
図る気体レーザ装置に関する。

従来の技術従来のルーツプロワを使用した気体レーザ装置の構成例
を第３図に示す。気体レーザ媒質は、ルーツプロワ３に
よりレーザ共振器１０供給ダクト１７を通して供給され
、高電圧電源２による放電にて励起されレーザ光を出力
しているが、ルーツプロワ３が発生する気体レーザ媒質
の圧力脈動により放電電圧が変化する。その結果、励起
入力が変動して出力変動を生じ、切断加工などの時に切
断面粗さが大きくなる問題点があった。従来は、ルーツ
プロワ３出口側の供給ダクト１７に図には示されていな
いがオリフィスを設けたり、特開昭６３−７６８０号公
報に記載のごとくルーツプロワ出口側に大容積の容器を
直列に取り付けるなどの方法が用いられている。

発明が解決しようとする課題しかし、ダクト上に設けたオリフィスは気体レーザ媒質
の送風圧力損失が高い欠点があり、ダクトに直列に容器
を設ける場合は充分な容器容積を必要とするので装置が
大形化する問題があった。

本発明の目的は、気体レーザ媒質の送風圧力損失を伴わ
ず、装置の大形化を伴わず、送風機の発生する圧力脈動
を除去してレーザ光出力変動を低減し、レーザ加工の品
質を向上することにある。

課題を解決するだめの手段本発明は、上記課題を解決するために、レーザ共振器の
気体レーザ媒質供給側導風部に側孔を設け、接続部を介
して側孔に容器を取り付ける。あるいは、側孔を含む範
囲の導風部を該導風部の断面積より大きい断面積を有す
る外部容器により覆う。そして容器内壁に吸音材を取り
付ける。あるいは、吸音材または弾性材で構成した隔壁
により容器内をくぎる。上記いずれの手段においても、
気体レーザ装置内の圧力変動の周波数が、吸音材を除く
容器容積と接続部と側孔または隔壁で区切７　　・−５
・られた容器内の空間の容積と接続部と側孔の組合せで存
在する音響的共振周波数の０．８〜１．２倍の範囲の内
に含まれているようにする。

作用上記本発明の構成において、圧力脈動は気体レーザ媒質
を供給する導風部内をルーツプロワの出口よりレーザ共
振器に向かって平面波として伝播している。導風部に側
孔をあけて中空容器を接続したり外部容器で覆うと、圧
力脈動は側孔を通して外部の容器内に入る。この時、ヘ
ルムホルツの共鳴現象により、容器の容積と接続開口又
は側孔の開口面積で決丑る共振周波数付近の音波が容器
内に吸い込まれる。吸い込まれる圧力脈動の振動エネル
ギーは側孔を通過する際の摩擦損失により失われる。発
明者の行った測定によれば、上記摩擦損失で失われる割
合は約７５係で残りは再度導風部内へ放出される。

そこで、共鳴吸収をさせる容器内に吸音材を取り付けて
摩擦損失せずに残−）ている圧力脈動の振動エネルギー
を吸収させる。あるいは、吸音材または弾性材で構成さ
れた隔壁の振動を通して隔壁の外の空間に振動を伝え、
摩擦損失で散逸せずに残っている圧力脈動の振動エネル
ギーを吸収させる。その結果、レーザ共振器に伝播する
途中で圧力脈動を吸収してレーザ共振器に圧力脈動を伝
播させないことにより気体レーザ媒質の励起入力の変動
を抑え、レーザ出力変動を低減してレーザ加工の品質を
向上させる。

実施例以下、本発明の実施例を図により説明する。第１図ａは
本発明の実施例の構成を示す。レーザ共振器１は高電圧
電源２による放電励起で気体レーザ媒質を励起してレー
ザ光を出力する。レーザ共振器１は供給ダクト６及び排
気ダクト７により各各ルーツプロワ３の送風口３１０取
り付けられたガス冷却器４及び吸気口３２に取り付けら
れたガス冷却器６に接続されている。供給ダクト６には
側孔８をあけ、共鳴容器１ｏを接続ダクト９により接続
する。各接続ダクト９の長さ及び共鳴容器１０の奥行き
長さは、その中で圧力脈動の定在波９　・−７が発生せぬように脈動波長よりも短い。共鳴容器１０の
内壁には多孔質の吸音材１１ｉ＆が貼付けられている。

共鳴容器１０の容積は、共鳴容器１Ｑの中で多孔質吸音
材１１ａを除いた空間１２＆の容積と側孔８の開口面積
と接続ダクト９の長さ及び気体レーザ媒質の音速により
定められる共鳴周波数に圧力脈動の周波数が一致する様
に決められている。

次に、本発明の実施例の動作を説明する。圧力脈動はル
ーツブロワ３の送風口３１よりレーザ共振器１０向かい
、供給ダクト６の中を気体レーザ媒質の組成で決丑る音
速で伝播する。供給ダクト６の中の圧力脈動波の伝播特
性は側孔８のところで変わるため、側孔８を通じて共鳴
容器１０内へ伝播する。共鳴容器１０は、ヘルムホルツ
の共鳴原理により定められる共振周波数と一致する圧力
脈動の振動数成分エネルギーを吸収して側孔８及び接続
部９１？の摩擦損失で散逸させるが、散逸しき）１ない
残余分を多孔質吸音材１１ａにより吸収する０、その結
果、圧力脈動はレーザ共振器１０伝播する前に吸収され
てレーザ共振器１内の気体レーザ媒質圧力の周期的変動
がなくなるので放電電圧が変動せず、レーザ出力変動率
は低下する。この時、共鳴容器１Ｑが供給ダクト６に並
列しているため供給ダクト６を通過する気体レーザ媒質
の送風圧力損失は発生しない。又、共鳴条件により決ま
る共鳴容器１０の寸法は圧力脈動の波長により上限が定
まるため、気体レーザ装置を大形化することなく容器を
ダクトに追加できる。

第１図ｂ、第１図Ｃは本発明の他の実施例である。第１
図ａと同じ符号を付けであるのは、同等の機能を有する
。第１図すの例においては、共鳴容器１０の内部に多孔
質吸音材で作られた隔壁１４ａで共鳴容器１０を空間１
２ｂと空間１３ｂに区切る。空間１２ｂの容積と側孔８
の開口面積と接続ダクト９の長さ及び気体レーザ媒質の
音速により定められる共鳴周波数に圧力脈動の周波数が
一致する様に隔壁１４ａの寸法が決められている。共鳴
容器１ｏに吸い込まれるときの摩擦損失にて逸散してい
ない残余の脈動エネルギーは多孔１１　・・−／質吸音材の隔壁１４２Ｌを通して空間１３ｂの気体レー
ザ媒質を振動させることで吸収し、共鳴容器１０より再
放出されることを抑制する。第１図Ｃの例では、弾性材
の隔壁１４ｂを設けて共鳴容器１０を空間１２Ｃと空間
１３Ｃに区切る。空間１２０の容積と側孔８の開口面積
と接続ダクト９の長さ及び気体レーザ媒質の音速により
定められる共鳴周波数及び、弾性材隔壁１３Ｃの弾性率
と空間１３０で決まる共鳴周波数を、共鳴容器１゜に吸
収される圧力脈動の周波数に調整して、共鳴容器１０内
へ吸収されてくる圧力脈動を空間１３Ｃに閉じ込めてい
る。

第２図ａと第２図すは共鳴容器の構成を変えたさらに他
の実施例であるが、第１図と同じ符号を付けであるのは
、同等の機能を有する。第２図ａの例においては、側孔
８を含む範囲の供給ダクト６を外部容器１６で覆う。外
部容器１６の内壁には多孔質の吸音材１１ｂが貼付けら
れている。外部容器１６の容積は、外部容器１６の中で
多孔質吸音材１１ｂを除いた空間１２ｄの容積と側孔８
の開口面積及び気体レーザ媒質の音速により定められる
共鳴周波数に圧力脈動の周波数が一致する様に定められ
ている。

第２図すの例においては、第２図ａと同じ符号を付けで
あるのは、同等の機能を有するが、外部容器１６の内部
に多孔質吸音材で作られた隔壁１４Ｃで外部容器１６を
空間１２６と空間１３ｄに区切る。空間１２６の容積と
側孔８の開口面積及び気体レーザ媒質の音速により定め
られる共鳴周波数に圧力脈動の周波数が一致する様に隔
壁１４Ｃの位置寸法が決められている。外部容器１５に
吸い込まれるときの摩擦損失にて散逸していない残余の
脈動エネルギーは多孔質吸音材の隔壁１４Ｃを通して空
間１３ｄの気体レーザ媒質を振動させることで吸収し、
外部容器１５よシ再放出されることを抑制する。又、図
示してはいないが、第２図すの例において第１図Ｃの例
同様、弾性材の隔壁を設けて外部容器１６を二つの空間
に区切シ、外部容器１６内へ吸収されてくる圧力脈動を
閉じ込める構成としても良い。

１３　・・−ノ発明の効果以上のように、本発明の気体レーザ装置によれは、ルー
ツブロワの発生する圧力脈動がレーザ共振器に伝播する
前に吸収除去されるので、気体レーザ媒質の励起条件の
変動にょるレーザ光出方変動が低減し、レーザ加工の品
質を向上する効果があり、かつ、気体レーザ媒質の送風
圧力損失を伴わず、かつ気体レーザ装置を大形化するこ
とがない。

【図面の簡単な説明】

第１図ａは本発明の第１の実施例を示す気体レーザ装置
の気体レーザ媒質回路図、第１図すおよび第１図Ｃは本
発明の第２．第３の実施例における要部断面図、第２図
ａは本発明の第４の実施例を示す気体レーザ装置の気体
レーザ媒質回路図、第２図すは本発明の第５の実施例に
おける要部断面図、第３図は従来の気体レーザ装置の気
体レーザ媒質回路図である。１・・・・・・レーザ共振器、２・・・・・・高電圧電
源、３・・・・・・ルーツプロワ、４・・・・・・ガス
冷却器、５・旧・・ガス冷却器、６・・・・・・供給ダ
クト、７・・・・・・排気ダクト、８・・・・・・側孔
、９・・・・・・接続ダクト、１０・・・・・・共鳴容
器、１１ａ、ｂ・・・・・・多孔質吸音材、１２ａｚｅ
・・・・・・共鳴容器内の空間、１３ｂ−ｄ・・・・・
・共鳴容器内の隔壁で区切られた空間、１４ａ、ｃ・・
・・・・多孔質吸音材隔壁、１４ｂ・・・・・・弾性相
隔壁、１５・・・・・外部容器、３１・・・・・・ルー
ツプロワ送風口、３２・・・・・・ルーツブロワ吸気口
。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）気体レーザ媒質を励起する励起部と、気体レーザ
媒質を励起させてレーザ光を取り出すレーザ共振器と、
気体レーザ媒質を送風する送風機と、気体レーザ媒質の
冷却器と、前記送風機よりレーザ共振器に気体レーザ媒
質を導く導風部より構成される気体レーザ装置において
、前記レーザ共振器の気体レーザ媒質の供給側導風部に
側孔を設け、接続部を介して側孔に容器を取り付け、前
記容器内壁に吸音材を取り付けたことを特徴とする気体
レーザ装置。
（２）吸音材を除いた容器内容積と側孔と接続部よりな
る音響的共振周波数の０．８〜１．２倍の範囲内に気体
レーザ装置内の圧力変動の周波数が含まれていることを
特徴とする特許請求の範囲第１項記載の気体レーザ装置
。
（３）気体レーザ媒質を励起する励起部と、気体レーザ
媒質を励起させてレーザ光を取り出すレーザ共振器と、
気体レーザ媒質を送風する送風機と、気体レーザ媒質の
冷却器と、前記送風機よりレーザ共振器に気体レーザ媒
質を導く導風部より構成される気体レーザ装置において
、前記レーザ共振器の気体レーザ媒質の供給側導風部に
側孔を設け、接続部を介して側孔に容器を取り付け、前
記容器内が隔壁で区切られたことを特徴とする気体レー
ザ装置。
（４）容器内において隔壁で区切られて接続部を内包す
る空間部の容積と側孔と接続部よりなる音響的共振周波
数の０．８〜１．２倍の範囲内に気体レーザ装置内の圧
力変動の周波数が含まれていることを特徴とする特許請
求の範囲第３項記載の気体レーザ装置。
（５）隔壁が吸音材で構成されていることを特徴とする
特許請求の範囲第３項記載の気体レーザ装置。
（６）隔壁が弾性材で構成されていることを特徴とする
特許請求の範囲第３項記載の気体レーザ装置。
（７）気体レーザ媒質を励起する励起部と、気体レーザ
媒質を励起させてレーザ光を取り出すレーザ共振器と、
気体レーザ媒質を送風する送風機と、気体レーザ媒質の
冷却器と、前記送風機よりレーザ共振器に気体レーザ媒
質を導く導風部より構成される気体レーザ装置において
、前記レーザ共振器の気体レーザ媒質の供給側導風部に
側孔を設け、側孔を含む範囲の導風部を前記導風部の断
面積より大きい断面積を有する外部容器により覆い、前
記外部容器の内壁に吸音材を取り付けたことを特徴とす
る気体レーザ装置。
（８）吸音材を除く外部容器の内容積と側孔よりなる音
響的共振周波数の０．８〜１．２倍の範囲内に気体レー
ザ装置内の圧力変動の周波数が含まれていることを特徴
とする特許請求の範囲第７項記載の気体レーザ装置。
（９）気体レーザ媒質を励起する励起部と、気体レーザ
媒質を励起させてレーザ光を取り出すレーザ共振器と、
気体レーザ媒質を送風する送風機と、気体レーザ媒質の
冷却器と、前記送風機よりレーザ共振器に気体レーザ媒
質を導く導風部より構成される気体レーザ装置において
、レーザ共振器の気体レーザ媒質の供給側導風部に側孔
を設け、側孔を含む範囲の導風部を前記導風部の断面積
より大きい断面積を有する外部容器により覆い、前記外
部容器内が隔壁で区切られたことを特徴とする気体レー
ザ装置。
（１０）外部容器内において隔壁で区切られて側孔を内
包する空間部の容積と側孔よりなる音響的共振周波数の
０．８〜１．２倍の範囲内に気体レーザ装置内の圧力変
動の周波数が含まれていることを特徴とする特許請求の
範囲第９項記載の気体レーザ装置。
（１１）隔壁が吸音材で構成されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第９項記載の気体レーザ装置。
（１２）隔壁が弾性材で構成されていることを特徴とす
る特許請求の範囲第９項記載の気体レーザ装置。