CN1672857A

CN1672857A - 激光装置

Info

Publication number: CN1672857A
Application number: CN200510055713.9A
Authority: CN
Inventors: 江川明; 铃木一弘; 佐藤元彦
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2004-03-19
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2005-09-28
Also published as: US20050206918A1; EP1577990A2; EP1577990A3; JP2005268558A

Abstract

在长时间运转时也能够将修正发往激光振荡器的输出指令值的修正系数值更新为适当值的激光装置。通过画面操作、键盘操作、开关操作、外部信号输入等，进行修正系数更新动作起动信号的输入的确认(F1＝1)或者输入等待。检查表示是否正在自动运转的F2、表示是否正在输出激光束的F3、表示激光光束闸门的开关状态的F4，只有在F2＝F3＝F4＝0情况，使修正系数值为1，而且输出激光输出基准指令值，在规定时间后，求取修正系数并进行更新。除此之外的情况，在显示器显示修正系数更新动作非起动理由的消息，进行F1＝0的标志的反转，结束处理。

Description

激光装置

技术领域

本发明涉及一种用于使用激光进行加工、照明、化学反应、发电等的激光装置，特别涉及一种在该装置中进行激光输出修正的技术。

背景技术

众所周知，除加工、照明之外，输出激光的激光装置也被使用在化学反应、发电等用途。在此用途中所使用的激光装置中，大多数情况需要修正激光输出的技术。例如，在激光加工机中为了维持加工性能需要正确地控制输出功率，因此对控制输出的指令值加以修正，驱动激光装置。作为需要此修正的代表的原因，共振器中使用的反射镜存在由姿势的变化、污染引起的时效变化，为了补偿此时效变化的影响，在进行实际加工时，对指令值加以修正来调整实际输出。

作为对指令值加以修正的方法之一，有在振荡器起动时，运算已知的基准指令值与实际输出计量值的比值，据此求取系数(以下，称为功率修正系数或者简单地称为修正系数)，将此修正值乘以指令值修正激光输出的方法(参照特开昭64-18285号公报)。在此方法中有无需高价的用于输出监视器的检测器，而能够简单地修正激光输出的优点。

但是，此方法，是在振荡器起动时，让其振荡规定时间使振荡器成为稳定状态之后进行计量来运算修正系数，所以，当应用于长时间运转，特别是24小时连续运转的激光应用设备的激光装置时，会产生问题。即，在这样的长时间运转时，如果一次起动振荡器暂时到下次的振荡器停止、再起动的机会到来，要经过非常长的时间(例如数百个小时)，此期间不能进行修正系数的运算(更新)。因此，无法补偿连续运转中由反射镜的污染等引起的输出下降，而可能得不到正确的激光输出。此处，「长时间运转」或者「连续运转」，为振荡器的电源不被切断的时间「长」或者「连续」的意思，在进行「长时间运转」、「24小时连续运转」期间，也存在激光输出的中止或者存在激光输出但光阀(后述)被关闭的期间(通常，根据加工程序控制激光输出的开·关(包含预备的待机状态)和光阀的关闭状态)。

发明内容

因此，本发明的目的是，为解决现有激光装置的上述的问题，求修正系数，即使将激光振荡器暂时停止而不再次起动，也能够在振荡器连续运转中重新计算修正系数后进行更新，来得到正确的激光输出。

为解决上述课题，本发明，做成为：改良在振荡器起动时运算激光输出指令值与实际测量值的比求取修正系数、将此修正系数乘以以后的指令值来修正激光输出的激光装置，在振荡器起动后的合适的时间，根据修正系数更新动作起动信号、进行输出测量与修正系数设定更新。

根据本发明，提供一种激光装置，其具有：激光振荡器，其能够根据激光输出指令值以及将修正系数乘以该激光输出指令值的修正指令值输出激光；激光应用装置，其进行使用由上述激光振荡器所输出的激光的加工、照明、化学反应以及发电中的某项工作；控制装置，将上述激光输出指令值以及上述修正指令值发送给上述激光振荡器后来控制该振荡器；以及输出测量器，其测量基于上述激光输出指令值的上述激光振荡器的激光输出并求取实际输出测量值；其特征在于，上述控制装置，具备：修正部，其运算上述激光输出指令值与上述实际输出测量值的比来求取上述修正系数；以及指令控制部，其在上述激光振荡器起动时，使上述输出测量器以及上述修正部动作来设定上述修正系数，同时，在上述激光振荡器起动后、并接收到修正系数更新动作起动信号时，使上述输出测量器以及上述修正部动作来更新上述修正系数。

修正系数更新动作起动信号，既可以是从激光装置外部输入的外部信号，也可以是通过开关操作而生成的信号。或者，也可在激光装置中设置具有显示画面的显示单元，由来自显示画面的指令输入生成修正系数更新动作起动信号。

此外，输出测量器或修正部的动作中，或者激光装置正在自动运转时，即使输入修正系数更新动作起动信号，控制装置也可以使此信号无效。

附图说明

参照附图来说明以下的实施方式，这样，本发明的上述或者其他的目的、特征以及优点会变得更加清楚。

图1表示本发明实施方式中所采用的结构的概要；

图2是表示激光振荡器本体部的结构例子的图式；

图3举例表示出通过画面操作进行修正系数更新动作起动时的画面；

图4是表示包含在本发明实施方式中执行的修正系数的计算、更新的顺序的概要的流程；

图5是表示涉及本发明的激光装置的基本结构的方框图。

详细说明

图5是表示涉及本发明的激光装置的基本结构的方框图。激光装置，具有：激光振荡器30，其能够根据激光输出指令值以及将修正系数乘以该激光输出指令值的修正指令值来输出激光；激光应用装置40，其进行使用由上述振荡器30所输出的激光的加工、照明、化学反应以及发电中的某项工作；控制装置10，其将上述激光输出指令值以及上述修正指令值发送给上述激光振荡器30来控制该振荡器；以及输出测量器9b，其测量基于上述激光输出指令值的上述激光振荡器30的激光输出并求取实际输出测量值。而且，上述控制装置10，还具备：修正部11，其运算上述激光输出指令值与上述实际输出测量值的比来求取上述修正系数；以及指令控制部14，其在上述激光振荡器30起动时，使上述输出测量器9b以及上述修正部11动作并设定上述修正系数，同时，在上述激光振荡器30起动后、接收到修正系数更新动作起动信号时，使上述输出测量器9b以及上述修正部11动作来更新修正系数。

具体实施方式

下面，参照附图对本发明的实施方式进行说明。首先在图1中通过方框图表示出了本发明实施方式中所采用的结构的概要。在图1中，符号10表示包括激光振荡器的控制来进行激光应用装置整体控制的控制装置，此处，例示出了用于控制激光加工机的数值控制装置(CNC)。激光应用装置在用激光进行照明、化学反应或者发电的场合，分别采用用于照明装置、化学反应装置、发电装置的控制装置，但这些功能可以与下面说明的有关激光振荡器的控制的部分的结构基本上相同。

作为数值控制装置10的内部结构，在此，特别表示出了有关应用本发明来进行激光振荡器控制的方式的部分。激光振荡器的本体部30的结构可以是众所周知的结构，并将其一个例子表示在图2。在该图中，符号1为用于放电激励的电源，电源1，对放电管(共振器)2的电极(省略图示)施加无线频率范围的高频电压。另外，为生成这样的高频电压，通常采用将3相交流电一次性整流后形成直流输出，并由逆变器将其转变成高频率电压的方式。

放电管(共振器)2，被配置在构成光共振空间的后端镜3与输出镜4之间。两个镜3、4分别由没有图示的保持机构保持。发电管(共振器)2，如图所示，被编排在含有热交换器5、7以及鼓风机6的环路中，通过使用此环路能够使介质气体(激光气体)8高速流动。

当起动放电激励电源1产生放电，介质气体8被激励时，在光共振器内产生激光。虽然介质气体8由于放电而变成高温，但被鼓风机跟前的热交换器5冷却后被吸进鼓风机6。鼓风机6对介质气体8施加压力后送出到排出侧。在此过程中产生由压缩引起的升温，但由鼓风机6的排出侧的热交换机7将其再次冷却，抑制介质气体8的升温。从鼓风机6送出的介质气体8，通过热交换器7后，回流到放电管(共振器)2内。

鼓风机6的动作，由设置在数值控制装置10中的激光起动/停止装置18控制。在鼓风机中，装备众所周知的介质气体流的送出压力调解机构(省略图示)，激光起动/停止装置18，被构成为：除鼓风机6的起动/停止之外，还可进行此送出压力调解机构的控制。激光起动/停止装置18，除该鼓风机6的动作的控制之外，还进行激光振荡器的起动以及停止等中所必要的控制。在进行激光起动或者停止时，从激光起动/停止装置18，将起动信号/停止信号输出给指令控制部14。在激光起动时，用于此的各个指令值，从指令控制部14经由DA转换器15被提供给电源1。在激光停止时，表示停止的指令值，从指令控制部14经由DA转换器15被提供给电源1。

在由输出镜4所输出的激光的光路中设置半透镜9a，在半透镜9a的背后设置激光器输出测量器(功率检测器)9b。输出镜4输出激光时，激光束被半透镜9a分割(分光)成透过光和反射光，透过光射入激光器输出测量器(功率检测器)9b。表示射入到激光器输出测量器(功率检测器)9b的光的强度(功率)的信号，如图1所示，经过数值控制装置10内的放大器16a的放大，AD转换器16的AD转换后被输入到修正部11。关于修正部11的功能后面进行叙述。

另一方面，反射光，例如通过使用光纤的导光路径被导入加工喷嘴(省略图示)，作为加工激光束照射在被加工工件上。

但是，在此导光路径中，中间配置有由激光器起动/停止装置18可进行开闭控制的光阀9c，如果关闭光阀9c，即有激光的输出，也不进行经由喷嘴的激光照射。此外，激光器应用装置，在为在照明、化学反应、以及发电等激光加工以外的用途中使用激光的激光器应用装置时，取代加工喷嘴，准备适用于该用途的激光照射部。

热交换器5、7可以是周知的装置，所以，略去他们的详细结构，但在此处使用了配置了很多流冷却水的细管的热交换器。冷却水由省略图示的冷却水供给源供给一定温度的冷却水。此外，在鼓风机6跟前的热交换器5中流动的冷却水的水流中或者流水管上(由符号5a表示)设置温度传感器，温度传感器输出的信号被用于冷却水的温度管理。

驱动放电管(共振器)2的电源1的单位时间的功率供给量，根据将设置在数值控制装置10中的指令控制部14的输出由DA转换器15转换成的模拟指令值来求取。

但是，如上述，由于由共振器使用的镜3、4的姿势变化、污染而引起的时效变化等原因，指令控制部14输出的指令值与实际得到的激光器输出值间的关系会发生变化。因此，为补偿此变化，将修正系数乘以指令控制部14的输出值，将其进行DA转换后控制电源1。

修正系数的计算以及此结果的存储(更新)由修正部11进行。如后面叙述的那样，修正部11根据修正系数更新动作起动信号，由预先设定的激光器输出基准指令值与此时的实际输出计量值之比计算修正系数，存储在修正部11所具有的内部存储器中。一般修正系数的运算要进行好几次，所以，每次更新修正系数的存储值。

修正系数的计算中所需要的实际输出计量值(激光示出的功率)，如同上述，由激光器输出测量器9b测量，经由放大器16a的放大、AD转换器16的AD转换后，被输入给修正部11。关于修正系数的计算定时，后面进行叙述。

计时器12，把对决定修正系数的计算定时等所必要的时间通知给修正部11。在指令值存储部13中，存储用于激光加工的激光器输出指令值。通常存储有多个激光器输出指令值，例如根据加工程序指定采用哪个。在实际进行激光器加工时，指令控制部14读出存储在修正部11中的修正系数，将此修正系数乘以来自指令值存储部13的激光器输出指令值(例如由加工程序的指定值)，经由DA转换器15输出给电源1。如同已经叙述的那样，电源1根据所给予的指令值对放电管(共振管)2进行电力供给，输出与此对应的激光。

由符号21以及22分别表示的显示器以及键盘，以众所周知的形式附设在数值控制装置10上，用于激光加工机的指令值、各种数据、参数等的输入。显示器21可以利用CRT、液晶等显示器，除显示加工头(或者工件台)的位置、移动速度、激光输出状态、加工条件等之外，也可用于后面叙述的报警时刻等的消息显示。键盘22，除用于输入激光加工机的指令值(存储在指令值存储部13中的指令值)之外，还可用于各种数据、参数等的输入，此外，也可用于激光加工机的电源开/关、指定加工程序的加工开始、强制停止等的各项操作、以及加工程序的编辑等。

而且，显示器21以及键盘22除了上述一般的功能之外，还具有在激光振荡器起动后将修正系数更新动作起动信号(指令)输入给数值控制装置10的功能。在由显示器21进行此指令输入的场合，例如将图3上表示的画面通过操作键盘调出到显示器21上，通过操作键盘操作标记指定「修正系数更新动作」的部分。

或者，也可以另外设置操作板23，通过其开关操作将修正系数更新动作起动信号(指令)输入给数值控制装置10。而且，也可以经由为AD转换信号的输入输出而设置的输入输出装置24，将指令修正系数更新动作的外部信号输入给数值控制装置10。

下面，参照图4的流程，说明利用上述的结构和功能实行的、包含对应修正系数更新动作起动信号的计算、更新的顺序的概要。此顺序，在振荡器起动(电源1的起动)和随后的现有方式的修正系数更新(包含激光输出基准指令值中的实际输出测量、修正系数计算、更新存储)完成之后，开始。因此，顺序开始时的修正系数的值，为根据上述现有方式在起动时被更新过的修正系数的值。举一个例子，修正系数＝1.22为顺序开始时的修正系数值。在现有技术中，在24小时连续运转中长时间不被更新地一直使用该修正系数。

此外，用于实行此顺序的各个要素的控制，由数值控制装置10的CPU进行，用于此的程序、参数、标志等是被设定在数值控制装置10的存储器中(图示省略)。在所设定的标志中，包含下面的内容。

F1；表示向数值控制装置10的修正系数更新动作起动信号的输入状态的标志。

F1＝0表示没有修正系数更新动作起动信号，F1＝1表示有修正系数更新动作起动信号。F1的初始值设定为F1＝0。

F2；为表示是否正在自动运转的标志。

F2＝0表示不是自动运转中，F2＝1表示是自动运转中。

F3；为表示激光束输出状态的标志。

F3＝0表示激光束非输出状态，F3＝1表示激光束输出状态。

F4；为表示光阀9c的开闭状态的标志。

F4＝0表示光阀9c闭锁状态，F4＝1表示光阀9c开放状态。

此顺序，在振荡器起动(电源1的起动)完了后开始。下面，叙述各个步骤的要点。

步骤S1

检查表示修正系数更新动作起动信号的输入状态的标志F1的值。如果F1＝0(无输入)进入步骤S2，如果F1＝1(存在输入)进入步骤S3。如上述，F1的初始值设定为F1＝0。变为F1＝1，是修正系数更新动作起动信号(指令)被输入给数值控制装置10的时候。

如上述，此修正系数更新动作起动信号(指令)的输入，能够通过显示器21的画面操作、键盘22的操作、操作板23上的开关操作、或者通过经由输入输出装置24的外部信号输入等来进行。例如，操作人员随时，例如在每天白天可以通过画面操作、键盘操作、开关操作等使F1＝1，或者也可通过每天定时由外部信号输入使F1＝1。

步骤S2

等待事先所决定的时间(例如3秒钟)后，返回步骤S1。

步骤S3

检查表示是否正在自动运转的标志F2的值。如果F2＝1(正在自动运转)进入步骤S4，否则进入步骤S6。

步骤S4

在显示器21的画面中例如显示「因正在自动运转，不能起动修正系数更新动作」。

步骤S5

使标志F1的值为F1＝0，结束处理。

步骤S6

检查表示激光束是否正在输出的标志F3的值。如果F3＝1(正在输出)进入步骤S7，如果不是这样进入步骤S9。

步骤S7

在显示器21的画面中例如显示「因激光束正在输出，不能起动修正系数更新动作」。

步骤S8

使标志F1的值为F1＝0，结束处理。

步骤S9

检查表示光阀9c的开闭状态的标志F4的值。如果F4＝1(开放中)进入步骤S10，如果F4＝0(锁闭中)进入步骤S12。

步骤S10

在显示器21的画面中，例如显示「因光阀正在开放，不能起动修正系数更新动作」。

步骤S11

使标志F1的值为F1＝0，结束处理。

步骤S12

使修正系数值为1。此为在进行修正系数更新时，用于使输出修正功能实质上为不起作用的措施。

步骤S13

输出激光输出基准指令值并输出激光。此外，光阀9c为保持关闭状态。

步骤S14

等待事先已决定的时间(为输出稳定所必要的时间，例如3秒钟)，进入步骤S15。

步骤S15

由输出测量器9b计量激光实际输出，求取应该重新设定的修正系数并进行存储。计算公式是，修正系数＝激光输出基准指令值/激光实际输出。例如假定激光输出基准指令值为1000W，实际输出为800W，则修正系数＝1000/800＝1.25。

步骤S16

使输出指令值为“0”，结束处理。如果要再次进行修正系数更新时，通过显示器21的画面操作、键盘22的操作、操作板23上的开关操作，或者通过经由输入输出装置24的外部信号输入，进行了输入修正系数更新动作起动信号(指令)之后，再次实行此顺序即可。

根据本发明，即使在振荡器已起动的状态下，根据操作人员的判断也可以在任意时候更新修正系数，即使长时间运转时也可以得到被适当修正过的激光输出。

为说明起见参照所选定的特定的实施方式、对本发明进行了说明，但，显见，对于该业界人员来说，也可以在不超出本发明的基本概念以及范围的情况下进行很多的变更。

Claims

1.一种激光装置，其具备：激光振荡器(30)，其能够根据激光输出指令值以及将修正系数乘以该激光输出指令值的修正指令值输出激光；激光应用装置(40)，其进行使用上述振荡器(30)输出的激光的加工、照明、化学反应以及发电中的某项工作；控制装置(10)，其将上述激光输出指令值以及上述修正指令值发送给上述激光振荡器(30)来控制该振荡器；以及输出测量器(9b)，其测量基于上述激光输出指令值的上述激光振荡器(30)的激光输出来求取实际输出测量值，其特征在于，

上述控制装置(10)，

具备：

修正部(11)，其运算上述激光输出指令值与上述实际输出测量值的比来求取上述修正系数

指令控制部(14)，其在上述激光振荡器(30)起动时，使上述输出测量器(9b)以及上述修正部(11)动作来设定上述修正系数，同时，上述激光振荡器(30)起动后并接收到修正系数更新动作起动信号时，使上述输出测量器(9b)以及上述修正部(11)动作来更新上述修正系数。

2.根据权利要求1中所述的激光装置，其特征在于，

上述修正系数更新动作起动信号为从上述激光装置外部输入的外部信号。

3.根据权利要求1中所述的激光装置，其特征在于，

通过开关操作生成上述修正系数更新动作起动信号。

4.根据权利要求1所记述的激光装置，其特征在于，

还具有配备显示画面的显示器(21)，根据来自上述显示画面的指令输入，生成上述修正系数更新动作起动信号。

5.根据权利要求1～4的任意1项中所述的激光装置，其特征在于，

上述输出测量器(9b)或修正部(11)正在动作或者上述激光装置正在自动运转时，即使输入修正系数更新动作起动信号，控制装置(10)也使此信号无效。