DE102009051988A1

DE102009051988A1 - Gaslaseroszillatorverfahren zum Beurteilen des Erlöschens einer Hilfsentladung im Gaslaseroszillator

Info

Publication number: DE102009051988A1
Application number: DE200910051988
Authority: DE
Inventors: Hajime Ikemoto; Masahiro Honda
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2008-11-07
Filing date: 2009-11-05
Publication date: 2010-05-12
Anticipated expiration: 2029-11-06
Also published as: DE102009051988B4; JP2010114318A; JP4598852B2

Abstract

Ein Gaslaseroszillator weist eine Laserstromversorgung und ein Entladungsrohr auf, und das Entladungsrohr umfasst ein Paar von Hauptentladungselektroden zum Bewirken einer Hauptentladung durch von der Laserstromversorgung gelieferten Strom, um dadurch ein Lasergas anzuregen, und eine Hilfsentladungselektrode zum Bewirken einer Hilfsentladung in dem Lasergas durch von der Laserstromversorgung gelieferten Strom, wenn eine Abgabe der Laserstromversorgung niedriger ist als die Abgabe zum Bewirken der Hauptentladung. Eine Spannung des Entladungsrohrs wird als ein normaler Spannungswert gespeichert, wenn die Abgabe der Laserstromversorgung von einem Zustand, bei dem die Hilfsentladung bewirkt wird und die Hauptentladung nicht bewirkt wird, zu einem vorbestimmten Wert erhöht wird, um dadurch die Hauptentladung zu bewirken. Die Spannung des Entladungsrohrs wird ermittelt, wenn die Abgabe der Laserstromversorgung von einem Zustand, bei dem die Hauptentladung nicht bewirkt wird, zu dem vorbestimmten Wert erhöht wird, und die ermittelte Spannung wird mit dem gespeicherten normalen Spannungswert verglichen, um dadurch zu beurteilen, ob die Hilfsentladung erloschen ist oder nicht, bevor die Hauptentladung bewirkt wird.

Description

Verwandte Anmeldungen
Die vorliegende Anmeldung basiert auf der japanischen Anmeldung 2008-286 815 , die am 7. November 2008 eingereicht wurde und beansprucht deren Priorität, wobei deren Offenbarung in ihrer Gesamtheit hierin per Bezugnahme aufgenommen wird.
Hintergrund der Erfindung
1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Gaslaseroszillator zum Erzeugen einer Laserleistung durch Entladung und Anregung eines Lasergases und insbesondere einen Gaslaseroszillator zum Bewirken einer Hilfsentladung, um dadurch die Entladung im Lasergas zu erleichtern und ein Verfahren zum Beurteilen, ob die Hilfsentladung erloschen ist oder nicht.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Bei einem Gaslaseroszillator wird eine Spannung von mehreren Kilovolt an ein Entladungsrohr angelegt, um einen Entladungszustand zu erzeugen und dadurch Licht von dem angeregten Lasergas zu emittieren. Bei dem Prozess bewegen sich keine Elektronen zwischen den Elektroden des Entladungsrohrs bevor die Entladung beginnt. Wenn die erste Entladung durch ein schnelles Erhöhen des Eingangsstroms von einem nicht entladenen Zustand bewirkt wird, entwickelt sich daher temporär eine höhere Spannung als in einem stabilen Entladungszustand.
Um dieses Problem zu lösen offenbart die geprüfte japanische Patentveröffentlichung 7-87255 einen Gaslaseroszillator, in dem eine Hilfsentladungselektrode zum Bewirken einer Hilfsentladung mit einem niedrigeren Eingangsstrom zusätzlich zu den Hauptentladungselektroden zum Bewirken einer Hauptentladung, um einen Laserstrahl zu erzeugen, vorgesehen ist. Das Vorsehen einer solchen Hilfsentladungselektrode, kann eine Spannungsspitze unterdrücken, die sich am Beginn der Hauptentladung bei einem niedrigen Niveau bildet. Auch kann der Laserstrahl sogar bei einem niedrigen Strom auf eine stabile Weise gesteuert werden, indem der Entladungszustand in Form der Hilfsentladung aufrecht erhalten wird, sogar wenn der Laserstrom reduziert wird.
Bei dem zuvor beschriebenen herkömmlichen Gaslaseroszillator ist eine in dem Gaslaseroszillator vorgesehene Wartungs/Inspektions-Paneele geöffnet, um visuell zu prüfen, ob die Hilfsentladung auf zufriedenstellende Weise zum Zeitpunkt des Durchführens einer Überprüfung beim Herstellverfahren oder einer Wartungsarbeit bewirkt wird oder nicht. Indem so verfahren wird, werden die nachteiligen Auswirkungen auf das Entladungsrohr und die Laserstromversorgung eingedämmt, die andernfalls durch das zeitweise Anlegen einer hohen Spannung an das Entladungsrohr auftreten können, wenn die Hauptentladung von dem Zustand begonnen wird, bei dem die Hilfsentladung nicht bewirkt wurde, um die Zuverlässigkeit des Gaslaseroszillators zu verbessern.
Um jedoch zu vermeiden, dass die Hauptentladung in dem Zustand begonnen wird, indem die Hilfsentladung nicht bewirkt wurde, ist es wünschenswert, ferner zu ermöglichen, das Erlöschen der Hilfsentladung zu beurteilen, was durch ein unerwartetes Ereignis verursacht werden kann, beispielsweise eine Änderung des Druckes oder der Strömungsrate des Lasergases aufgrund externer Faktoren. Es ist auch wünschenswert, dass eine solche Beurteilung auch während des normalen Betriebes ordnungsgemäß durchgeführt wird. Einerseits stellt die Bestätigung durch einen Bediener, dass die Hilfsentladung zufriedenstellend aufrechterhalten wird, ein Problem dar, bei dem die Arbeitseffizienz verringert wird und spezielles Wissen der Bediener erforderlich ist. Ferner kann, nachdem ein Bediener bestätigt, dass die Hilfsentladung aufrecht erhalten wird, die verteilte Kapazität der Last der Laserstromversorgung geändert werden, indem der Bediener die Paneele des Laseroszillators schließt, was zu einem Erlöschen der Hilfsentladung führt. Daher ist eine genaue Beurteilung schwierig durchzuführen.
Abriss der Erfindung
Demgemäß ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen Gaslaseroszillator bereitzustellen, der eine Hilfsentladungselektrode verwendet, die es ermöglicht, automatisch zu beurteilen, ob die Hilfsentladung bewirkt wird oder vor der Hauptentladung erloschen ist.
Um diese Aufgabe zu erreichen, wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Beurteilen des Erlöschens einer Hilfsentladung in einem Gaslaseroszillator mit einer Laserstromversorgung und einem Entladungsrohr bereitgestellt, wobei das Entladungsrohr ein Paar von Hauptentladungselektroden zum Bewirken einer Hauptentladung zwischen dem Paar von Hauptentladungselektroden durch von der Laserstromversorgung zugeführten Strom, um dadurch ein Lasergas anzuregen, und eine Hilfsentladungselektrode zum Bewirken einer Hilfsentladung zwischen einer Hauptelektrode des Paars von Hauptentladungselektroden und der Hilfsentladungselektrode in dem Lasergas aufweist, wenn eine Abgabe der Laserstromversorgung niedriger als die Abgabe zum Bewirken der Hauptentladung ist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Speichern einer Spannung des Entladungsrohrs als einen normalen Spannungswert, wenn die Abgabe der Laserstromversorgung von einem Zustand, in dem die Hilfsentladung bewirkt wird und die Hauptentladung nicht bewirkt wird, zu einem vorbestimmten Wert erhöht wird, um dadurch die Hauptentladung zu bewirken, anschließendes Ermitteln der Spannung des Entladungsrohrs, wenn die Abgabe der Laserstromversorgung von einem Zustand, in dem die Hauptentladung nicht bewirkt wird, auf einen vorbestimmten Wert erhöht wird; und Vergleichen der ermittelten Spannung mit dem gespeicherten normalen Spannungswert und in dem Fall, bei dem die ermittelte Spannung um einen festgelegten Wert oder mehr höher als der normale Spannungswert ist, beurteilen, dass die Hilfsentladung erloschen ist, bevor die Abgabe der Laserstromversorgung erhöht wird, während in einem Fall, bei dem die ermittelte Spannung nicht um einen festgelegten Wert oder mehr höher als der normale Spannungswert ist, beurteilen, dass die Hilfsentladung bewirkt wird, bevor die Abgabe der Laserstromversorgung erhöht wird.
Dieses Verfahren macht sich vorteilhafterweise die Tatsache zu Nutze, dass die temporäre Erhöhung der Spannung des Entladungsrohrs auf eine höhere Spannung unterdrückt werden kann, wenn die Hilfsentladung bewirkt wird und die dann Hauptentladung bewirkt wird, während die Spannung des Entladungsrohrs, wenn versucht wird, die Hauptentladung in einem Zustand zu bewirken, in dem die Hilfsentladung bereits erloschen ist, auf einen höheren Wert ansteigt, als in einem Zustand, in dem die Hilfsentladung normal durchgeführt wird. Daher kann durch Ermittlung der Spannung des Entladungsrohres, wenn die Hauptentladung bewirkt wird, automatisch beurteilt werden, ob die Hilfsentladung erloschen ist oder nicht, bevor die Hauptentladung begonnen wird.
Der zuvor beschriebene Gaslaserosziliator kann so eingerichtet sein, dass die Abgabe der Laserstromversorgung eine Bereitschaftsabgabe wird, die niedriger als der Abgabewert zum Bewirken der Hauptentladung ist, und kann die Hilfsentladung bewirken, wenn die Laserspannung null ist, und in dem Schritt des Ermittelns der Spannung kann die Spannung des Entladungsrohrs erfasst werden, wenn die Abgabe der Laserstromquelle auf den vorbestimmten Wert erhöht wird, nachdem die Abgabe der Laserstromversorgung auf einen Wert eingestellt wurde, der niedriger als die Bereitschaftsabgabe ist und dann eine vorbestimmter Zeitraum verstrichen ist. Folglich kann bestätigt werden, dass sogar, falls die Abgabe der Laserstromversorgung ein Wert niedriger als die Bereitschaftsabgabe ist, die Hilfsentladung aufrechterhalten wird, und die Hilfsentladung kann stabil aufrechterhalten werden, wenn die Abgabe der Laserstromversorgung auf eine Bereitschaftsabgabe höher als dieser Wert eingestellt wird.
Ferner wird bei dem Schritt des Erfassens der Spannung vorzugsweise die Spannung des Entladungsrohrs durch eine Spitzenwerthalteschaltung zum Halten eines maximalen Spannungswerts des Entladungsrohrs erfasst, während die Abgabe der Laserstromversorgung erhöht wird. Obwohl die Erhöhung der Spannung, die verursacht wird, wenn die Hauptentladung von dem Zustand bewirkt wird, bei dem die Hilfsentladung erloschen ist, temporär ist, kann diese Erhöhung der Spannung unter Verwendung der Spitzenwerthalteschaltung auf diese Weise positiv abgegriffen werden.
Erfindungsgemäß wird auch ein Gaslaseroszillator bereitgestellt, der eine Laserstromversorgung, ein Entladungsrohr mit einem Paar von Hauptentladungselektroden zum Bewirken einer Hauptentladung zwischen dem Paar von Hauptentladungselektroden durch einen von der Laserstromversorgung zugeführten Strom, um dadurch ein Lasergas anzuregen, und einer Hilfsentladungselektrode zum Bewirken der Hilfsentladung zwischen einer Hauptelektrode des Paars von Hilfsentladungselektroden und der Hilfselektrode in dem Lasergas durch von der Laserstromversorgung zugeführten Strom, wenn eine Abgabe der Laserstromversorgung niedriger ist als die Abgabe zum Bewirken der Hauptentladung, eine Spannungsermittlungseinheit, die die Spannung des Entladungsrohrs ermittelt, und eine Steuerungseinheit umfasst, die die Abgabe der Laserstromversorgung steuert und ein Ermittlungssignal von der Spannungsermittlungseinheit erhält, wobei die Steuerungseinheit eine Speichereinrichtung zum Speichern einer Spannung des Entladungsrohrs als einen normalen Spannungswert aufweist, wenn die Abgabe der Laserstromversorgung von einem Zustand, wo die Hilfsentladung bewirkt wird und die Hauptentladung nicht bewirkt wird, auf einen vorbestimmten Wert erhöht wird, um dadurch die Hauptentladung zu bewirken, und wobei die Steuerungseinheit den normalen Spannungswert mit der durch die Spannungsermittlungseinheit ermittelten Spannung vergleicht, wenn die Abgabe der Laserstromversorgung von einem Zustand, in dem die Hauptentladung nicht bewirkt wird, auf den vorbestimmten Wert erhöht wird, und wird in einem Fall beurteilt, in dem die ermittelte Spannung um mehr als einen festgelegten Wert höher als der normale Spannungswert ist, dass die Hilfsentladung erloschen ist, bevor die Abgabe der Laserstromversorgung erhöht wird, während in dem Fall, bei dem die ermittelte Spannung nicht um mehr als den festgelegten Wert höher als der normale Spannungswert ist, beurteilt wird, dass die Hilfsentladung bewirkt wird, bevor die Abgabe der Laserstromversorgung erhöht wird.
Bei dem zuvor beschriebenen Gaslaseroszillator kann die Steuerungseinheit die Abgabe der Laserstromversorgung auf eine Bereitschaftsabgabe steuern, die niedriger als der Abgabewert zum Bewirken der Hauptentladung ist und kann die Hilfsentladung bewirken, wenn der Laserstrom null ist, und, wenn beurteilt wird, ob die Hilfsentladung bewirkt wurde oder nicht, bevor die Abgabe der Laserstromversorgung erhöht wird, den normalen Spannungswert mit der Spannung des Entladungsrohrs vergleichen, die durch die Spannungsermittlungseinheit ermittelt wird, wenn die Abgabe der Laserstromversorgung auf den vorbestimmten Wert erhöht wird, nachdem die Abgabe der Laserstromversorgung auf einen Wert eingestellt wird, der niedriger als die Bereitschaftsabgabe ist, und dann ein vorbestimmter Zeitraum verstrichen ist.
Vorzugsweise umfasst der Gaslaseroszillator ferner eine Spitzenwerthalteschaltung, die an die Spannungsermittlungseinheit geschlossen ist und einen maximalen Spannungswert hält, während die Abgabe der Laserstromversorgung erhöht wird, und die Steuerungseinheit, wenn sie beurteilt, ob die Hilfsentladung erloschen ist oder nicht, bevor die Abgabe der Laserstromversorgung erhöht wird, kann den normalen Spannungswert mit der Spannung des Entladungsrohrs vergleichen, die durch die Spitzenwerthalteschaltung erhalten wird.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht, automatisch zu beurteilen, ob die Hilfsentladung erloschen ist oder nicht, bevor die Hauptentladung bewirkt wird. Folglich kann vermieden werden, dass eine hohe Spannung an das Entladungsrohr etc. angelegt wird, wenn die Hauptentladung von dem Zustand bewirkt wird, bei dem die Hilfsentladung bereits erloschen ist, um dadurch die Zuverlässigkeit des Gaslaseroszillators zu verbessern.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die vorstehende und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden nachstehend detaillierter auf Grundlage der bevorzugten Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 eine schematische Darstellung ist, die einen Gaslaseroszillator gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
2 ein Graph ist, der ein Beispiel einer Änderung der Entladungsrohrspannung in einem Fall zeigt, bei dem eine Hauptentladung durch Erhöhen einer Abgabe einer Laserstromversorgung nach dem Halten der abgesenkten Abgabe über einen vorbestimmten Zeitraum begonnen wird.
Detaillierte Beschreibung
Eine Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
1 ist eine schematische Darstellung, die einen Gaslaseroszillator gemäß dieser Ausführungsform zeigt.
Der in 1 gezeigte Gaslaseroszillator umfasst zwei Entladungsrohre 1a, 1b, die durch einen Entladungsrohrhalter 2 miteinander gekoppelt sind. Die Entladungsrohre 1a, 1b haben einen hinteren Spiegel 3, der einen Totalreflektor bildet, und einen Abgabespiegel 4, der einen Teilreflektor bildet, die an den Enden der Entladungsrohre 1a, 1b entfernt von denjenigen Enden angebracht sind, die an dem Entladungsrohrhalter 2 angebracht sind. Der hintere Spiegel 3 und der Abgabespiegel 4 bilden einen optischen Resonator.
Ein Paar von Hauptentladungselektroden 5a, 5b ist an einer Seitenfläche eines jeden Entladungsrohrs 1a, 1b angebracht, so dass zwei Hauptentladungselektroden 5a, 5b einander gegenüber liegen, und eine Hilfsentladungselektrode 6 ist an der Seitenfläche eines jeden der Entladungsrohre 1a, 1b in einer Position angebracht, die von der Hauptentladungselektrode 5a oder 5b in einer axialen Richtung des Entladungsrohrs 1a oder 1b versetzt ist. Die Hauptentladungselektroden 5a, 5b und die Hilfsentla dungselektroden 6 sind über eine Anpassungsschaltung 15 an der Laserstromversorgung 10 angeschlossen, die eine Gleichstromversorgungseinheit 11 und eine HF-Stromversorgungseinheit 12 aufweist und einen gewünschten Hochfrequenzstrom abgeben kann.
Die Entladungsrohre 1a, 1b sind mit einem Lasergas 20 gefüllt. Das Lasergas 20 ist dazu ausgebildet, dass es durch ein Gaszirkulationssystem 21 zirkuliert. Insbesondere ist eine Einlassseite eines Turbogebläses 25 an die Enden der Entladungsrohre 1a, 1b nahe dem Entladungsrohrhalter 2 durch einen Entladungsrohrhalter 2 und eine Leitung 22 angeschlossen, während eine Auslassseite des Turbogebläses 25 nahe den Enden der Entladungsrohre 1a, 1b, die von dem Entladungsrohrhalter 2 entfernt sind, über Leitungen 23a bzw. 23b angeschlossen ist. Ferner ist ein Wärmetauscher 26 an ein Kühlwasserzirkulationssystem 27 zum Kühlen von Lasergas 20 vor und nach dem Turbogebläse 25 geordnet. Obwohl es nicht detailliert gezeigt ist, ist ein Lasergasdrucksteuerungssystem 28 an das Gaszirkulationssystem 21 angeschlossen.
Die Laserstromversorgung 10 ist an eine CNC (computer numeric controller: numerische Computersteuerung) 30 über eine Schnittstelleneinheit 31 angeschlossen, und die Arbeitsweise des Laseroszillators als Ganzes wird durch die in die CNC 30 eingebaute CPU gesteuert. Eine Schnittstelleneinheit 31 umfasst einen Kommunikations-IC (integrated circuit: integrierte Schaltung) 32 mit einer Funktion zum Ausgeben eines Signals zum Betreiben der Laserspannungsversorgung 10 gemäß einem Anweisungssignal von der CNC 30 und einer Funktion zum Senden des Signals von der Laserstromversorgung 10 etc. zur CNC 30.
Insbesondere wird bei dieser Ausführungsform die Spannung der Entladungsrohre, d. h. die Spannung zwischen der Hauptentladungselektrode 5a und der korrespondierenden Hauptelektrode 5b oder die zwischen der Hauptentladungselektrode 5a und der korrespondierenden Hilfsentladungselektrode 6, durch eine Entladungsrohrspannungsermittlungseinheit 16, die in der Anpassungseinheit 15 vorgesehen ist, ermittelt und wird in die Schnittstelleneinheit 31 gespeist. Wie nachstehend beschrieben ist, ist die Schnittstelleneinheit 31 mit einer Spitzenwerthalteschaltung 35 zum Halten des Spitzenwertes der Entladungsrohrspannung, die daran über eine vorbestimmte Zeitdauer eingespeist wird, und zum Ausgeben derselben versehen, und das Ausgangssignal der Spitzenwerthalteschaltung 35 wird in die CNC 30 über das Kommunikations-IC 32 eingespeist.
Bei dem Gaslaseroszillator gemäß dieser Ausführungsform wird eine Laserstromanweisung an die Laserstromversorgung 10 von der Schnittstelleneinheit 31 gemäß Befehlen von der CNC 30 während der normalen Arbeitsweise ausgegeben. Gemäß der Laserstromanweisung wird eine Entladung in dem Lasergas zwischen der Hauptentladungselektrode 5a und der Hauptentladungselektrode 5b einer jeden der Entladungsrohre 1a, 1b durch den Hochfrequenzstrom von der Laserstromversorgung 10 in Reaktion auf die Laserstromanweisung bewirkt. Das Lasergas wird durch diese Entladung angeregt und emittiert Licht. Folglich tritt eine Resonanz zwischen dem hinteren Spiegel 3 und dem Abgabespiegel 4 auf und die resultierende induzierte Emission verstärkt das Licht, wobei ein Teil davon durch den Abgabespiegel 4 entnommen wird.
Das durch die Entladung erwärmte Lasergas 20 wird mit einer hohen Geschwindigkeit durch das Gaszirkulationssystem 21 während des Betriebs des Gaslaseroszillators zirkuliert und in dem Verfahren durch den Wärmetauscher 26 gekühlt. Folglich wird das Lasergas 20 als Ganzes auf eine vorbestimmte Temperatur durch ein Kühlmittel-Wasser-Zirkulationssystem 27 gesteuert. Ferner wird das Lasergas 20 auf einen vorbestimmten Druck auf das Lasergasdrucksteuerungssystem 28 gehalten. Obwohl das Kühlmittel-Wasser-Zirkulationssystem 27 und das Lasergasdrucksteuerungssystem 28 dazu ausgebildet sind, dass sie eine Ausgestaltung aufweisen, die sie in die Lage versetzen, den Steuerungsvorgang für sich selbst durchzuführen, können sie an die CNC 30 oder die Schnittstelleneinheit 31 angeschlossen sein, um den Steuerungsvorgang zum Verbleiben innerhalb des Betriebszustandes, beispielsweise für den Laserstrom, durchzuführen.
Wie zuvor beschrieben wurde, wird während des Normalbetriebes die Hauptentladung zwischen den Hauptentladungselektroden 5a und den korrespondierenden Hauptentladungselektroden 5b bewirkt, um dadurch das Lasergas anzuregen, während die Hilfsentladung zwischen den Hauptentladungselektroden 5a und den korrespondierenden Hilfsentladungselektroden 6 bewirkt wird. Diese Hilfsentladung trägt nicht direkt zur Anregung des Lasergases bei, während sie aufrechterhalten wird, wenn der Laserstrom auf null abgesenkt wird und die Hauptentladung erlischt. Mit anderen Worten, sogar, wenn der Laserstrom bzw. die Laserleistung null ist, hält die Laserstromversorgung 10 eine Bereitschaftsabgabe aufrecht, um die Hilfsentladung aufrechtzuhalten. In Folge des Aufrechterhaltens der Hilfsentladung auf diese Weise wird eine übermäßige Zunahme der Entladungsrohrspannung vermieden, sogar falls der Laserstromanweisungswert anschließend erhöht wird.
Wie zuvor beschrieben wurde, wird der Zustand, bei dem die Hilfsentladung bewirkt wird, aufrechterhalten, solange der Gaslaseroszillator nicht gestoppt wird. Andererseits, wird in einem Fall, bei dem der Gaslaseroszillator nach einem Stopp aktiviert wird, die Laserstromversorgung 10 in den zuvor erwähnten Bereitschaftsabgabezustand versetzt, wo die Hilfsentladung bewirkt wird, während die Hauptentladung nicht bewirkt wird. Folglich kann eine übermäßige Erhöhung der Entladungsrohrspannung zum Zeitpunkt des nachfolgenden Laserstroms vermieden werden.
Folglich wird beim Gaslaseroszillator gemäß dieser Ausführungsform der Zustand, in dem die Hilfsentladung bewirkt wird, vor dem Laserstrom aufrecht erhalten, um dadurch zu ermöglichen, einen übermäßigen Anstieg der Entladungsrohrspannung zu vermeiden, wenn die Hauptentladung beginnt. Um stärker positiv die übermäßige Zunahme der Entladungsrohrspannung zu vermeiden, wenn die Hauptentladung beginnt, ist ferner der Gaslaseroszillator gemäß dieser Ausführungsform so ausgestaltet, dass die CNC 30 beurteilt, ob die Hilfsentladung erloschen ist oder nicht. Dieses Beurteilungsverfahren wird nachstehend beschrieben.
Im Übergansstadium wird die Laserstromversorgung 10 in den Bereitschaftsabgabezustand versetzt, wo die Hilfsentladung bewirkt wird, während die Hauptentladung nicht bewirkt wird. Als nächstes wird von diesem Zustand der Laserstromanweisungswert, der an die Laserstromversorgung 10 ausgegeben wird, erhöht, um die Abgabe der Laserstromversorgung 10 auf einen vorbestimmten Wert zu erhöhen, um dadurch die Hauptentladung zu bewirken, und die Entladungsrohrspannung wird während dieses Verfahrens durch die Entladungsspannungsermittlungseinheit 16 ermittelt. Die auf diese Weise ermittelte Entladungsrohrspannung wird als ein normaler Entladungsrohrspannungswert am Beginn der Hauptentladung in einer in der CNC 30 bereitgestellten Speichereinheit 30a gespeichert. Es ist festzustellen, dass, solange die Hilfsentladung in diesem Verfahren normal bewirkt wird, es unwahrscheinlich ist, dass die Entladungsrohrspannung am Beginn der Hauptentladung ansteigt.
Wird die säkulare Änderung berücksichtigt, ist es wünschenswert, dass der normale Entladungsrohrspannungswert am Beginn der Hauptentladung gemessen und in regelmäßigen Zeitintervallen aktualisiert wird. Alternativ hierzu kann ein theoretischer Wert, der nicht tatsächlich gemessen wird, als ein normaler Entladungsrohrspannungswert am Beginn der Hauptentladung verwendet werden.
Danach wird, wie zuvor beschrieben wurde, von dem Zustand, bei dem die Hauptentladung nicht bewirkt wird, der Wert des Laserstrombefehls, der an die Laserstrom versorgung 10 ausgegeben wird, auf den Wert erhöht, wenn der normale Entladungsrohrspannungswert am Beginn der Hauptentladung ermittelt wird, und die Entladungsrohrspannung wird während des Verfahrens durch eine Entladungsrohrspannungsermittlungseinheit 16 ermittelt. Wenn die so ermittelte Entladungsrohrspannung um mehr als einen vorbestimmten Sollwert über den normalen Entladungsrohrspannungswert am Beginn der Hauptentladung ansteigt, der in der zuvor beschriebenen Speichereinheit 30a gespeichert ist, kann beurteilt werden, dass die Hilfsentladung bereits erloschen ist.
Der Spitzenwert der Entladungsrohrspannung, der sich entwickelt, wenn der Laserstrom schnell von dem Zustand, bei dem die Hilfsentladung erloschen ist, auf den Wert erhöht wird, der für eine praktische Verwendung genügt, ist beträchtlich hoch. Daher kann der zuvor erwähnte festgelegte Wert für die Beurteilung des Erlöschens der Hilfsentladung beispielsweise 500 V betragen. Selbst falls die Entladungsrohrspannung aufgrund einer Änderung der Zusammensetzung des Lasergases 20 etc. variiert, kann eine solche Verwendung eines Hochspannungsspitzenwertes für die Beurteilung des Erlöschens der Hilfsentladung die Auswirkung der Änderung unterdrücken und es ermöglichen, das Erlöschen der Hilfsentladung genau zu beurteilen. Um zu vermeiden, dass die Entladungsrohrspannung vor dem Beurteilen des Auslöschens der Hilfsentladung übermäßig ansteigt, wird der Laserstromwert bis zum Abschluss der Beurteilung wünschenswerterweise auf einen etwas niedrigeren Pegel erhöht.
Die Hauptentladung kann bewirkt werden, nachdem ein vorbestimmter Zeitraum verstrichen ist. In einem solchen Fall wird die Entladungsrohrspannung abgesenkt und die Spannungsspitze tritt lediglich über einen kurzen Zeitraum auf. Dafür wird die Spitzenwerthalteschaltung 35 wünschenswerterweise verwendet, um die Entladungsrohrspannung in diesem Verfahren zu ermitteln. Indem so verfahren wird, kann eine kurzzeitige Erhöhung der Entladungsrohrspannung positiv ermittelt werden, und sogar in dem Fall, bei dem sich die Zusammensetzung des Lasergases dediziert unterscheidet, kann das Auslöschen der Hilfsentladung positiv beurteilt werden.
Wenn beurteilt wird, dass die Hilfsentladung erloschen ist, kann beispielsweise der Gasoszillator angehalten werden. Indem so verfahren wird, wird das Anlegen einer hohen Spannung an die Entladungsrohre 1a, 1b und die Laserstromversorgung 10 unterdrückt, um dadurch zu ermöglichen, dass eine Beschädigung des Gaslaseroszillators vermieden wird. Ferner kann der Bediener aufgefordert werden, beispielsweise die Änderung des Drucks oder der Strömungsrate des Lasergases zu korrigieren und den Betriebszustand des Lasergasoszillators zu verbessern. In dem Verfahren kann der Gaslaseroszillator angehalten werden, um dadurch den Bediener über einen Fehler zu informieren oder ein Alarm kann ausgegeben werden, ohne den Gaslaseroszillator zu stoppen.
Wie zuvor beschrieben wurde, kann gemäß dieser Ausführungsform automatisch beurteilt werden, ob die Hilfsentladung vor dem Start der Hauptentladung erloschen ist oder nicht. Indem so verfahren wird, kann vermieden werden, dass eine hohe Spannung an das Entladungsrohr zusammen mit dem Anstieg des Laserstromes von dem Zustand, bei dem die Hilfsentladung erloschen ist, angelegt wird, und die Einstellung des Gaslaseroszillators kann angezeigt werden, um die Hilfsentladung zu bewirken. Folglich kann die Zuverlässigkeit des Gaslaseroszillators verbessert werden.
Ist festzustellen, dass beabsichtigt ist, dass die zuvor erwähnte Ausführungsform die vorliegende Erfindung veranschaulicht und dass Details der Ausführungsform nicht so zu interpretieren sind, dass sie die vorliegende Erfindung beschränken würden. Beispielsweise kann der Gaslaseroszillator, bei dem die vorliegende Erfindung anwendbar ist, aus einem einzigen Entladungsrohr ausgestaltet sein.
Ferner zeigt die zuvor beschriebene Ausführungsform ein Beispiel eines Falls, bei dem die Ladungsrohrspannung überwacht wird, wenn der Laserstrom von dem Zustand erhöht wird, bei dem der Laserstrom null ist und die Hilfsentladung aufrechterhalten wird. Bei dem Gaslaseroszillator, der eine Hilfsentladungselektrode umfasst, kann die Hilfsentladung aufgrund der Änderung des Gasdruckes oder der Gasströmungsrate, die durch äußere Faktoren verursacht wird, erlöschen. Dieser Gaslaseroszillator ist so ausgestaltet, dass die Hilfsentladung in einem solchen Bereitschaftszustand stabil aufrechterhalten wird. Insbesondere wird die zuvor beschriebene Bereitschaftsabgabe der Laserstromversorgung 10 in diesem Bereitschaftszustand auf einen Wert gesetzt, der um ein gewisses Grenzmaß höher als die Abgabe ist, bei der die Hilfsentladung erlischt. Um zu bestätigen, dass diese Grenze ausreichend sichergestellt ist und dass der Laserstrom stabil vom Bereitschaftszustand erhöht werden kann, wo der Laserstrom null ist, kann die Entladungsrohrspannung durch Erhöhen des Laserstroms von dem Zustand, bei dem die Abgabe der Laserstromversorgung 10 niedriger ist als die Bereitschaftsabgabe, erhöht werden, wenn die normale Entladungsrohrspannung beim Beginn der Hauptentladung gemessen wird.
Falls die Abgabe der Laserstromversorgung 10 auf einen Wert niedriger als die Bereitschaftsabgabe eingestellt wird und dann ein vorbestimmter Zeitraum in diesem Zustand verstrichen ist, wird in diesem Fall der Laserstromanweisungswert erhöht. Wenn die Entladungsrohrspannung um mehr als den festgelegten Wert höher als der normale Entladungsrohrspannungswert beim Beginn der Hauptentladung ist, kann, wie bei der zuvor beschriebenen Ausführungsform beurteilt werden, dass die Hilfsentladung erloschen ist. Bei diesem Verfahren wird der Zustand, bei dem die Abgabe der Laserstromversorgung 10 niedriger als die Bereitschaftsabgabe ist, für einen vorbestimmten Zeitraum gehalten, um dadurch zu ermöglichen, dass bestätigt wird, ob die Hilfsentladung sogar in diesem Zustand stabil aufrechterhalten wird oder nicht.
2 zeigt ein Beispiel der Änderung der Entladungsrohrspannung, die, wie zuvor beschrieben, ermittelt wird. In dem Fall, bei dem die Hilfsentladung, wie durch eine durchgezogene Linie in 2 gezeigt ist, aufrechterhalten wird, wird die Entladungsrohrspannung bei einem im wesentlichen konstanten Wert sowohl während der Zeitspanne A, in der die Abgabe der Laserstromversorgung 10 abgesenkt wird und in diesem Zustand für einen vorbestimmten Zeitraum gehalten wird, als auch während der nachfolgenden Zeitspanne B, in der der Laserstrom auf einen vorbestimmten Wert progressiv erhöht wird, bei einem im wesentlichen konstanten Wert gehalten. Andererseits wird in dem Fall, bei dem die Abgabe der Laserstromversorgung 10 abgesenkt wird und die Hilfsentladung erloschen ist, wie durch die gestrichelte Linie in 2 gezeigt ist, die Entladungsrohrspannung durch die progressive Zunahme der Abgabe zeitweilig beträchtlich über die Spannung bei einem Normalbetrieb erhöht. Durch Erfassen dieser Erhöhung der Entladungsspannung, kann das Auslöschen der Hilfsentladung beurteilt werden.
Gemäß dem Verfahren zum Überwachen der Entladungsrohrspannung, wenn die Abgabe der Laserstromversorgung 10 von dem Bereitschaftszustand in der zuvor beschriebenen Ausführungsform erhöht wird, kann bestätigt werden, ob die Hilfsentladung normal bewirkt wurde oder nicht, wie es während des Normalbetriebes erforderlich ist. Andererseits kann die Ermittlung der Entladungsrohrspannung, wenn die Abgabe der Laserstromversorgung 10 von dem Zustand erhöht wird, bei dem die Abgabe unter den Wert der Bereitschaftsabgabe abgesenkt wird, periodisch zum Wartungszeitpunkt etc. durchgeführt werden.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- JP 2008-286815 [0001]
- JP 7-87255 [0004]

Claims

Verfahren zum Beurteilen eines Erlöschens einer Hilfsentladung in einem Gaslaseroszillator, wobei der Gaslaseroszillator eine Laserstromversorgung (10) und ein Entladungsrohr (1a; 1b) umfasst, wobei das Entladungsrohr ein Paar von Hauptentladungselektroden (5a, 5b) zum Bewirken einer Hauptentladung zwischen dem Paar von Hauptentladungselektroden durch einen von der Laserstromversorgung (10) zugeführten Strom, um dadurch ein Lasergas (20) anzuregen, und eine Hilfsentladungselektrode (6) zum Bewirken einer Hilfsentladung zwischen einer Hauptentladungselektrode des Paars von Hauptentladungselektroden (5a) und der Hilfsentladungselektrode (6) in dem Lasergas durch den von der Laserstromversorgung (10) zugeführten Strom umfasst, wenn eine Abgabe der Laserstromversorgung (10) niedriger als die Abgabe zum Bewirken der Hauptentladung ist, wobei das Verfahren durch Aufweisen der folgenden Schritte gekennzeichnet ist: Speichern einer Spannung des Entladungsrohrs (1a; 1b) als einen normalen Spannungswert, wenn die Abgabe der Laserstromversorgung (10) von einem Zustand, bei dem die Hilfsentladung bewirkt wird und die Hauptentladung nicht bewirkt wird, auf einen vorbestimmten Wert erhöht wird, um dadurch die Hauptentladung zu bewirken; anschließendes Ermitteln der Spannung des Entladungsrohrs (1a; 1b), wenn die Abgabe der Laserstromversorgung (10) von einem Zustand, in dem die Hauptentladung nicht bewirkt wird, auf den vorbestimmten Wert erhöht wird; und Vergleichen der ermittelten Spannung mit dem gespeicherten normalen Spannungswert und in einem Fall, bei dem die ermittelte Spannung um einen festgelegten Wert oder mehr höher als der normale Spannungswert ist, Beurteilen, dass die Hilfsentladung erloschen ist, bevor die Abgabe der Laserstromversorgung (10) erhöht wird, wohingegen in dem Fall, bei dem die ermittelte Spannung nicht um den festgelegten Wert oder mehr höher als der normale Spannungswert ist, Beurteilen, dass die Hilfsentladung bewirkt wurde, bevor die Abgabe der Laserstromversorgung (10) erhöht wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Laseroszillator so eingerichtet ist, dass die Abgabe der Laserstromversorgung (10) eine Bereitschaftsabgabe wird, die niedriger als der Abgabewert zum Bewirken der Hauptentladung ist und die Hilfsentladung bewirken kann, wenn die Laserleistung null ist, und wobei in dem Schritt des Ermittelns der Spannung die Spannung des Entladungsrohrs (1a; 1b) ermittelt wird, wenn die Abgabe der Laserstromversorgung (10) auf den vorbestimmten Wert erhöht wird, nachdem die Abgabe der Laserstromversorgung (10) auf einen Wert eingestellt wurde, der niedriger als die Bereitschaftsabgabe ist, und dann ein vorbestimmter Zeitraum verstrichen ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in dem Schritt des Ermittelns der Spannung die Spannung des Entladungsrohrs (1a; 1b) durch eine Spitzenwerthalteschaltung (35) zum Halten eines maximalen Spannungswertes des Entladungsrohrs (1a; 1b) ermittelt wird, während die Abgabe der Laserstromversorgung (10) erhöht wird.
Gaslaseroszillator mit einer Laserstromversorgung (10); einem Entladungsrohr (1a; 1b) mit einem Paar von Hauptentladungselektroden (5a, 5b) zum Bewirken einer Hauptentladung zwischen dem Paar von Hauptentladungselektroden durch von der Laserstromversorgung (10) gelieferten Strom, um dadurch ein Lasergas (20) anzuregen, und einer Hilfsentladungselektrode (6) zum Bewirken der Hilfsentladung zwischen einer Hilfsentladungselektrode des Paars von Hauptentladungselektroden (5a) und der Hilfsentladungselektrode (6) in dem Lasergas (20) durch von der Laserstromversorgung (10) zugeführten Strom, wenn eine Abgabe der Laserstromversorgung (10) niedriger ist als die Abgabe zum Bewirken der Hauptentladung; einer Spannungsermittlungseinheit (16), die die Spannung des Entladungsrohrs (1a; 1b) ermittelt; und einer Steuerungseinheit (30), die die Abgabe der Laserstromversorgung (10) steuert und ein Ermittlungssignal von der Spannungsermittlungseinheit (16) erhält, wobei der Gaslaseroszillator dadurch gekennzeichnet ist, dass die Steuerungseinheit (30) ein Speichermittel (30a) zum Speichern einer Spannung des Entladungsrohrs (1a; 1b) als einen normalen Spannungswert aufweist, wenn die Abgabe der Laserstromversorgung (10) von einem Zustand, bei dem die Hilfsentladung bewirkt wird und die Hauptentladung nicht bewirkt wird, auf einen vorbestimmten Wert erhöht wird, um dadurch die Hauptentladung zu bewirken; und die Steuerungseinheit (30) den normalen Spannungswert mit der durch die Spannungsermittlungseinheit (16) ermittelten Spannung vergleicht, wenn die Abgabe der Laserstromversorgung (10) von einem Zustand, bei dem die Hauptentladung nicht bewirkt wird, auf den vorbestimmten Wert erhöht wird, und in dem Fall beurteilt, bei dem die ermittelte Spannung um einen festgelegten Wert oder mehr höher als der normale Spannungswert ist, dass die Hilfsentladung erloschen ist, bevor die Abgabe der Laserstromversorgung (10) erhöht wird, wohingegen in dem Fall, bei dem die detektierte Spannung nicht um einen festgelegten Wert oder mehr höher als der normale Spannungswert ist, beurteilt wird, dass die Hilfsentladung bewirkt wurde, bevor die Abgabe der Laserstromversorgung (10) erhöht wird.
Gaslaseroszillator nach Anspruch 4, wobei die Steuerungseinheit (30) die Abgabe der Laserstromversorgung (10) auf eine Bereitschaftsabgabe steuert, die niedriger als der Abgabewert zum Bewirken der Hauptentladung ist und die Hilfsentladung bewirken kann, wenn die Laserleistung null ist, und, wenn sie beurteilt, ob die Hilfsentladung bewirkt wird oder nicht, bevor die Abgabe der Laserstromversorgung (10) erhöht wird, den normalen Spannungswert mit der Spannung des Entladungsrohrs (1a; 1b) vergleicht, die durch die Spannungsermittlungseinheit (16) ermittelt wird, wenn die Abgabe der Laserstromversorgung (10) auf den vorbestimmten Wert erhöht wird, nachdem die Abgabe der Laserstromversorgung (10) auf einen Wert eingestellt wird, der niedriger als die Bereitschaftsabgabe ist, und dann ein vorbestimmter Zeitraum verstrichen ist.
Gaslaseroszillator nach Anspruch 4 oder 5, wobei der Gaslaseroszillator ferner eine Spitzenwerthalteschaltung (35) umfasst, die an die Spannungsermittlungseinheit (16) angeschlossen ist und einen maximalen Spannungswert hält, während die Abgabe der Laserstromversorgung (10) erhöht wird, wobei die Steuerungseinheit (30), wenn sie beurteilt, ob die Hilfsentladung erloschen ist oder nicht, bevor Abgabe der Laserstromversorgung (10) erhöht wird, den normalen Spannungswert mit der Spannung des Entladungsrohrs (1a; 1b) vergleicht, der durch die Spitzenwerthalteschaltung (35) erhalten wird.