JPS61255079A - Co↓2レ−ザ発振器 - Google Patents

Co↓2レ−ザ発振器

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JPS61255079A
JPS61255079A JP9640385A JP9640385A JPS61255079A JP S61255079 A JPS61255079 A JP S61255079A JP 9640385 A JP9640385 A JP 9640385A JP 9640385 A JP9640385 A JP 9640385A JP S61255079 A JPS61255079 A JP S61255079A
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JP
Japan
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laser
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laser beam
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Osami Ichiko
市古 修身
Katsuhiro Minamida
勝宏 南田
Takeshi Kitsukawa
橘川 彪
Takashi Ando
隆 安藤
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Mitsubishi Electric Corp
Nippon Steel Corp
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Mitsubishi Electric Corp
Nippon Steel Corp
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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、高出力レーザを金属、プラスチック。
木2紙等の加工、すなわちレーザ切断、レーザ溶接、レ
ーザ熱処理等に使用する場合の加工用高出力レーザに関
するものである。
〔従来の技術〕
高出力レーザ利用分野は各種材料の切断、溶接。
表面熱処理など広範囲になっている。
なかでもC02レーザの高出力化およびその実用化は急
速な進歩をとげ将来性の高い分野となっている。
高出力C02レーザ装置の基本的構成を第1図に示す、
レーザ物質は炭酸ガス、窒素、ヘリウム等であり、これ
らの混合ガスをガス人口Giがらガス出口Goへ高速度
で循環させ、その途中に熱交換器をおいてガスを強制的
に冷却する。図中のWiおよびWOはそれぞれ冷却水の
入口および出口である。
このレーザ装置において、直流高電圧源PSよりを電極
端子E1+E2間に高圧を加え、グロー放電させる。放
電部DAからエネルギーを受けて又全反射!RMと部分
反射鏡PMの一対の反射鏡によってレーザ光は励起およ
び反射を繰り返し。
レーザ物質によって増巾され、レーザ発振となる。
一部のレーザは部分反射fiPMがら出力としてとり出
す。
レーザ光には通常の光にない次の特徴がある。
(1)位相がそろっている。
(2)指向性がよい。
(3)単色性にすぐれている。
(4)高エネルギー密度が得られる。
CO2レーザ装置は、多くのレーザの中でも最も高い出
力を安定に発生できるものである。
C02レーザによる加ニジステムの一例を第2図に示す
。これにおいて、CO2レーザ発振器10からのレーザ
光LBIは大気中を指向性よく。
ビームの発散が極めて少なく伝播し、加工物の位置へ、
ビーム折り曲げ鏡BMI、BM2.BM3を介して搬送
され、レンズLN等の光学部品によって集光され、小さ
なスポットのビームとなって高いエネルギー密度で加工
点に至すレーザ加工を行なう。
レーザ加工ではレーザビームの焦点位置FPと被加工機
20の表面SFとの関・係が重要であり、切断加工また
は溶接加工では、レーザビームの焦点色1iFPを被加
工機20の表面SFか表面直下にすることによって加工
性能が最適になる。
本発明で説明上、CO2レーザのビームを図示している
が、波長は10゜6μmで実際には目視できない。
〔発明が解決しようとする問題点〕
レーザ加工でのレンズによるCO2レーザビームの集光
状況を第3図に示す。
C02レーザビームLBIの中心軸d1とレンズLNの
中心軸C3の関係によって被加工機2゜の表面SFでの
焦点位置が変化する。第3a図は双方の軸が合った場合
であり、第3b図および第3c図はC02レーザ軸C1
とレンズ軸c3がずれている場合であり、この場合レン
ズの中心軸上にCO2レーザが集光されない。
CO2レーザビームは可視光でないので実際の加工をし
ないとCO2レーザの集光位置はわからず、加工位置の
設定等のレーザ加工条件の設定が困難である。
そこで従来法、ジェイ エムパルムギスト、ジェイエム
 ミュニイッ;エンハンストプレシジョン レーザウエ
ルディングスルーオプティカルポジションデテクション
、プロシーティングオブザテクニイカルプログラム、エ
レクトローオプティクス/レーザ77コンフエランスア
ンドエクスポジシヨンオクトーバー25/27 (19
77)(J、M、Palmguist、J、M、Mun
iz ;  E nhancedPrecision 
 La5er  Welding  T hrough
  Op七1calPosition Detect、
ion、 Proceeding of t、heTe
chnical  Program、Electro−
Opt、ics/La5er  77Conferen
ce  &  Exposition、  Oct、、
25/27  (1977)  )は、第4図、第5図
に示す如く、可視光であるHe−Neレーザ11を使用
し、CO2レーザビーム(不可視)LBIとHe  N
eレーザビーム(可視)LB2とをシャッターミラーM
1で切り換えて使用する。それぞれのビームの中心軸を
合せておき、Ha−NeレーザビームLB2で照射位置
を設定してからCO2レーザLBIで加工を行なう。
第4図は、CO2レーザlOの外部でHe−Neレーザ
LB2との切り換えをするものであり、第5図はCo2
L/−ザ10(7)全反射fiRMにHe−Neレーザ
ビームLB2の投入孔RMHを設け、投入窓Wを通し、
シャッターMIによって投入したHe−Neレーザは、
CO2レーザ1o内を通るので、CO2レーザビームL
BIとHe−NeレーザビームLB2の同軸性は比較的
に合いやすい。
しかし、この場合、C02レーザ10が発振している場
合は、He−Neレーザビームの投入は出来ず、Co2
レーザビームの発振状態と停止状態でHe−Neレーザ
ビームの光路条件が変化する。
第4図、第5図の方法はいずれにしてもHe−Neレー
ザビームをガイドレーザとしているために、CO2レー
ザビームの波長10.6μmとHe −N eレーザビ
ームの波長0.6μmとの波長差(18倍近く)により
伝播、屈折特性に差が生じる。
この波長差がHe−Neレーザをガイドレーザとした場
合の大きな問題(従来法の問題点)となっている。
CO2レーザビームLBIとHa −N eレーザビー
ムLB2の伝播路の媒質によって、それぞれの光路に変
化を生じ、同軸性が低下する。
第6図はレンズLNを用いてCO2レーザビームLBI
とHe−NeレーザビームLB2を集光した場合の、そ
れぞれの焦点色!!FPIとFP2を示したものである
。ここでレンズLNの中心軸C3とco2レーザビーム
軸C1,He−Neレーザビーム軸C2は同軸で、ビー
ムは両方とも平行ビームとしている。
第6a図および第6b図は、He−Neレーザビームの
径の差異を示したものであるが、両図とも波長の短かい
He−NeレーザビームLB2の焦点FP2は位置P2
で、CO2レーザビームLBIの焦点FPIの位置P1
より上にくる。この位置の差ΔQが従来法で発生する為
に正確な焦点位置設定が出来ない欠点がある。
本発明は、高出力Co2レーザ加工における。
ビーム伝搬路での安定伝播と、焦点位置設定の正確さを
計り加工性能の向上を目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
上記目的を達成するために本発明においては。
計装用のガイドレーザとして加工用CO2レーザと同じ
波長で、極めて低出力のCO2レーザ発振器と発振され
た低出力の002レーザビームの位置を知るため、加工
位置近傍に設置されたCO2レーザビーム検出素子(例
えばAu−Ge等)及び検出信号表示部を有するCo2
レーザビーム検出器とからなる計装用ガイドCO2レー
ザシステム(以下計装用ガイドCO2レーザシステムと
呼ぶ)を用いて、従来法でのレーザビームの波長差によ
って生じる問題を解決するものである。
〔作用〕
第7図は本発明の一実施例の構成概要を示す断面図であ
る。これにおいては、ガイドレーザと加工レーザが同一
波長のCO2レーザであり、第7図に示す如く、加工用
レーザ内でも従来法の第4図、第5図のように加工用レ
ーザ外でも構成が可能であり、第7図の場合、レーザ発
振器の温度変化が同様傾向があり、加工用レーザと計装
用レーザの温度変化による差異が極めて減少できる。
本発明のもう1つの実施例を示す第8図では、加工用C
O2レーザ発振器10.計装用ガイドCO2レーザ12
.CO2ビーム検知器13.伝送路BGI−BG4.ビ
ーム折り曲げミラーBMI〜BM3および集光レンズL
Nによるレーザ加ニジステムを示したものである。
CO2ビーム検知器13は、Au−Go素子を用いたも
ので、伝送路BG4の保護筒に移動可能に取り付けられ
たものであり、CO2ビームの位置検出後、加工用CO
2レーザの照射前に、そのビーム光路の外へ退避させら
れる。
両レーザが同一波長であり、計装用ガイドCO2レーザ
LB2と加工用C02レーザLB1を伝送系の入口で同
軸にすれば、計装用ガイドCO2レーザシステムによっ
て伝送系、集光系全てにおいてビーム中心の調整および
集光系の調整および設定が可能となる。
〔発明の効果〕
以上の通り本発明では実際のCo2レーザ加工において
正確なレーザ照射位置の設定が可能になり、レーザ加工
性能を高めることが出来るとともに伝送系においても正
確に加工用Co2レーザビームを伝送系中心軸を通し、
安全性を確保する事ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は高出力Co2レーザの基本的構成を示す断面図
、第2図はCO2レーザの従来の加ニジステムの一例を
示す側面図、第3a図、第3b図お、よび第3c図はC
O2レーザの集光状況を示す側面図、第4図および第5
図はHe−Neレーザを使用した従来のガイドレーザ付
高出力CO2レーザ発振器を示す断面図、第6図はレー
ザ波長差による焦点位置の差異を示す側面図である。 第7図および第8図は本発明の一実施例を示す断面図で
ある。 lO:加工用CO2レーザ 11:計装用He−Neレーザ 12:計装用CO2レーザ LBI:加工用CO2レーザビーム LB2:計装用レーザビーム LN:レンズ        20:被加工機SF:被
加被加工面 表面:全反射鏡(共振ミラー) PM二部分反射fi(共振ミラー) Ml:シャッター    FP:焦点 第1■ 第38■   第3b図    千30図5F14切 男5国 第6a司    第6b図 ′F177 弔8■ 手続補正書(自発) 1゜事件の表示 昭和60年特許願第096403号2
゜発明の名称    co2レーザ発振器3゜補正をす
る者 事件との関係   特許出願人 住所    東京都千代田区大手町二丁目6番3号名称
    (665)新日本製鐵株式會社 (他1名)代
表者 武 1) 豊 4、代理人  〒103  電話 03−864−60
525、補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄1
図面の簡単な説明の欄、および図面 6゜補正の内容 (1)明細書の下記頁、行の誤とした部分を正とした内
容に(2)明細書の第10頁の第1行〜第10行の[第
1図は高出力Co2レーザ・・・・・・示す断面図であ
る。」を次の文章に訂正する。 「第1図および第2図は本発明の一実施例を示す断面図
である。第3a図、第3b図2第3c図、第4図および
第5図はHa −N eレーザを使用した従来のガイド
レーザ付高出力Co2レーザ発振器を示す断面図、第6
a図および第6b図はレーザ波長差による焦点位置の差
異を示す側面図、第7図は高出力CO2レーザ基本的楕
成を示す断面図、第8図はCO2レーザの従来の加ニジ
ステムの一例を示す側面図である。 」 (3)第1図、第2図、第7図、第8図を添付した別紙
の通りに訂正する。 7、添付書類の目録 (1)図面・・・・・・2葉 肩1 阿 尤2■

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)加工用にもちいられるCO_2レーザ発振器にお
    いて、計装用CO_2レーザを備えている事を特徴とす
    る加工用CO_2レーザ発振器。
  2. (2)計装用CO_2レーザと加工用CO_2レーザの
    光軸を同軸にした前記特許請求の範囲第(1)項記載の
    加工用CO_2レーザ発振器。
JP9640385A 1985-05-07 1985-05-07 Co↓2レ−ザ発振器 Granted JPS61255079A (ja)

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JP9640385A JPS61255079A (ja) 1985-05-07 1985-05-07 Co↓2レ−ザ発振器

Applications Claiming Priority (1)

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JP9640385A JPS61255079A (ja) 1985-05-07 1985-05-07 Co↓2レ−ザ発振器

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JPS61255079A true JPS61255079A (ja) 1986-11-12
JPH0467799B2 JPH0467799B2 (ja) 1992-10-29

Family

ID=14163994

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JP9640385A Granted JPS61255079A (ja) 1985-05-07 1985-05-07 Co↓2レ−ザ発振器

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JP (1) JPS61255079A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010135769A (ja) * 2008-11-06 2010-06-17 Komatsu Ltd 極端紫外光源装置、極端紫外光源装置の制御方法
JP2018101723A (ja) * 2016-12-21 2018-06-28 トヨタ自動車株式会社 光軸調整用装置

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010135769A (ja) * 2008-11-06 2010-06-17 Komatsu Ltd 極端紫外光源装置、極端紫外光源装置の制御方法
JP2018101723A (ja) * 2016-12-21 2018-06-28 トヨタ自動車株式会社 光軸調整用装置

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