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Hintergrund der Erfindung
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Befehlsvorrichtung in einem Gaslaseroszillator. Die vorliegende Erfindung betrifft insbesondere eine Befehlsvorrichtung in einem Gaslaseroszillator, die zu einem Befehlen bei hoher Geschwindigkeit und mit hoher Genauigkeit in der Lage ist.
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2. Beschreibung des verwandten Stands der Technik
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Herkömmlicherweise ist ein Gaslaseroszillator mit einer Vielzahl von Laserenergieversorgungen gemäß einer erforderlichen Laserabgabe ausgestattet. 3 zeigt ein Beispiel des Gaslaseroszillators in einem Stand der Technik, der mit zwei Laserenergieversorgungen ausgestattet ist. Der in 3 gezeigte Gaslaseroszillator 200 ist mit zwei Laserenergieversorgungen 110, 120 ausgestattet. Wie in 3 gezeigt, werden in einer CNC erzeugte Befehle zu einer Kommunikations-IS 350 einer Abgabebefehlsvorrichtung 100 gesendet, und werden in einen Versatzbefehl 410 und einen Abgabebefehl 420 unterteilt.
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Diese Befehle werden jeweils D/A-Umwandlungen durch D/A-Wandler 440a, 440b unterzogen und danach durch eine Addierschaltung 460 addiert. Daraufhin wird die addierte analoge Befehlsspannung üblicherweise zu jeder der Laserenergieversorgungen 110, 120 gesendet. Die Laserenergieversorgungen führen elektrische Energie, die proportional zu der analogen Befehlsspannung ist, durch Abgleicheinheiten 150, 160 zu Elektroden 230, 240 von Entladeröhren 210, 220 des Gaslaseroszillators 200. Gemäß diesen Vorgängen wird die Laserabgabe aus dem Gaslaseroszillator 200 gesteuert.
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Im Allgemeinen wird ein bestimmter Versatzbefehl immer während eines Laserbetriebsstatus gesendet, d. h. in einem Zustand, in dem ein Laserstrahl abgegeben werden kann. Die Laserabgabe aus dem Gaslaseroszillator 200 wird durch Ändern des Abgabebefehls gesteuert, der zu dem Versatzbefehl addiert werden soll.
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Die Versatzbefehle und der Abgabebefehl weisen einen gemeinsamen Wert hinsichtlich beider der Laserenergieversorgungen 110, 120 auf. In diesem Zusammenhang liegen Variationen in den Eigenschaften der Elektroden 230, 240 der Entladeröhren 210, 220 in einem Lasergaszirkulationsweg 250 des Gaslaseroszillators 200, dem Druck des Lasergases in den Entladeröhren 210, 220, den Hilfselektroden 310, 320, die jeweils benachbart den Elektroden 230, 240 angeordnet sind, und den Abgleicheinheiten 150, 160 vor. Nachstehend kann auf diese zusammenfassend als Lasten der Laserenergieversorgungen Bezug genommen werden.
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Um sich den Variationen zu widmen, werden in dem Stand der Technik die Befehlsspannungseinstellungsschaltungen 130, 140 jeweils in den Laserenergieversorgungen 110, 120 bereitgestellt. Diese Befehlsspannungseinstellungsschaltungen 130, 140 stellen die Basisentladung zu dem Zeitpunkt des Befehlens des Versatzbefehls ein und stellen die maximale Injektionsenergie der Laserenergieversorgung zu dem Zeitpunkt des Befehlens des Maximalabgabebefehls in jeder der Laserenergieversorgungen 110, 120 ein, wodurch die vorstehend beschriebenen Variationen absorbiert werden.
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Wird die Basisentladung eingestellt, dann wird lediglich der Versatzbefehl 410 gesendet, während der Abgabebefehl 420 auf null gefahren wird. Es wird durch einen Bediener visuell überprüft, dass sich der Laseroszillator 200 in einem Zustand unterhalb eines Schwellenwertes für eine Oszillation (eine Laserabgabe beträgt 0 W) befindet, wobei die elektrische Entladung durch die Entladeröhren 230, 240 in dem Zustand verschwunden ist, und die Hilfsentladung durch die Hilfselektroden 310, 320 wird beibehalten. Dann stellt der Bediener variable Widerstände zur Offseteinstellung (nicht gezeigt) ein, die jeweils in den Befehlsspannungseinstellungsschaltungen 130, 140 vorgesehen sind.
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Wird die maximale Injektionsenergie der Laserenergieversorgungen eingestellt, dann werden des Weiteren der Versatzbefehl 410 und der Maximalabgabebefehl 420 gesendet. Es wird mit anderen Worten die analoge Befehlsspannung, in der der Versatzbefehl und der Maximalabgabebefehl addiert sind, zu den Laserenergieversorgungen gesendet. Der Bediener stellt die variablen Widerstände für eine Zuwachseinstellung (nicht gezeigt) ein, die jeweils in den Befehlsspannungseinstellungsschaltungen 130, 140 vorgesehen sind, während die Injektionsenergie der Laserenergieversorgungen gemessen wird, so dass die Fähigkeit der Laserenergieversorgungen maximal genutzt werden kann.
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Die Anzahl der Laserenergieversorgungen, die in einem Oszillator vorgesehen ist, erhöht sich in dem Maße, in dem der Gaslaseroszillator 200 eine höhere Abgabe aufweist. Erhöht sich die Anzahl von Laserenergieversorgungen, dann steigert sich deshalb der Schwierigkeitsgrad, so dass der Bediener die variablen Widerstände der Befehlsspannungseinstellungsschaltungen einstellen müsste, um die Basisentladung und die maximale Injektionsenergie einzustellen.
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In einem Befehlssystem, das in dem
japanischen registrierten Patent Nr. 4141562 offenbart ist, wird ein Gleichstrom zum Einstellen der Befehlsspannung erfasst, um die Variationen in der Last von jeder Laserenergieversorgung zu absorbieren. Das japanische registrierte Patent Nr. 4141562 erfordert die Einstellungsschaltungen
130,
140, in denen die gleiche analoge Spannung verwendet wird.
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Des Weiteren offenbart das
japanische registrierte Patent Nr. 2633288 einen Laseroszillator, der eine Vorrichtung aufweist, die zwei Arten von Befehlen, den Versatzbefehl und einen Abgabebefehl, zu Laserenergieversorgungen aus einer CNC sendet. Dieses System sendet den Versatzbefehl und den Abgabebefehl unabhängig aus der CNC zu jeder Laserenergieversorgung, um die Basisentladung und die maximale Injektionsenergie einzustellen.
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Gemäß dem
japanischen registrierten Patent Nr. 4141562 treten jedoch Probleme einer Verringerung der Einstellungsgenauigkeit und einer Verzögerung der Antwortzeit für die Erfassung auf Grund von Variationen in den Befehlsspannungseinstellungsschaltungen
130,
140 und den vorstehend beschriebenen Lasten und einer Änderung in der Umgebung, wie der Temperatur, auf. Des Weiteren tritt ein Problem dahingehend auf, dass die Schaltungsaufbauten der Befehlsspannungseinstellungsschaltungen
130,
140 kompliziert sind. Außerdem kann die analoge Spannungseinstellungsschaltung die Beträge an Einstellung durch die variablen Widerstände für die Offseteinstellung und die Zuwachseinstellung einer jeden Laserenergieversorgung hinsichtlich des Versatzbefehls und des Abgabebefehls nicht bewältigen, die in der Vielzahl von Energieversorgungen den gleichen Wert aufweisen. Somit ist es erforderlich, die Basisentladung und die maximale Injektionsenergie immer dann einzustellen, wenn irgendeine der Laserenergieversorgungen betriebsunfähig wird und ersetzt wird.
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Des Weiteren kann in dem
japanischen registrierten Patent Nr. 4141562 ein Verarbeitungsdefekt durch einen Einstellungsfehler der Basisentladung auftreten. Mit anderen Worten, selbst in einem Zustand, in dem lediglich der Versatzbefehl gesendet wird und der Abgabebefehl auf null gefahren wird, kann eine Laserabgabe durch Überschreiten eines Schwellenwertes zur Oszillation des Laseroszillators auftreten. In einem solchen Fall tritt ein Problem dahingehend auf, dass eine Markierung durch Formberührung in einem Werkstück ausgebildet wird.
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Des Weiteren kann in dem
japanischen registrierten Patent Nr. 4141562 , falls der Abgabebefehl veranlasst wird, sich in einem Zustand schnell erhöhen, in dem eine Hilfsentladung verschwunden ist, die Laserenergieversorgung auf Grund eines Impedanzfehlabgleichs der Laserenergieversorgung und der Last beschädigt werden. Wird die maximale Injektionsenergie eingestellt, dann treten des Weiteren Probleme dahingehend auf, dass ein Verarbeitungsdefekt auf Grund unzureichender Injektionsenergie (eine Laserabgabe ist unzureichend) auftreten kann, und dahingehend, dass die Laserenergieversorgung, die Abgleicheinheit und die Entladeröhre und dergleichen auf Grund übermäßiger elektrischer Injektionsenergie beschädigt werden.
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In dem
japanischen registrierten Patent Nr. 2633288 liegt ein Problem dahingehend vor, dass die Anzahl von Einzeldaten, die zu senden sind, sich erhöht (12 Bit × zwei Arten × die Anzahl der vorzusehenden Laserenergieversorgungen), falls sich die in einem Laseroszillator vorgesehene Anzahl von Laserenergieversorgungen erhöht. Im Allgemeinen ist die Anzahl von verfügbaren Einzeldaten gemäß einer Hardware (der Kommunikations-IS) und der Software in der CNC beschränkt. Deshalb wird die Anzahl von Laserenergieversorgungen ebenso demgemäß definiert. Des Weiteren stellt dieses System, wie in dem Ablaufdiagramm gemäß
3(b) in dem japanischen registrierten Patent Nr. 2633288 gezeigt, die Basisentladung und die maximale Injektionsenergie für jede der Laserenergieversorgungen in der Reihenfolge ein. Demgemäß kann in Fällen, in denen eine große Anzahl von Laserenergieversorgungen vorliegt, die Einstellungszeit der Laserenergieversorgungen deutlich lang werden.
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Die Druckschrift
JP 2006-344722 A offenbart einen Laser-Oszillator mit ersten Anregungsmitteln, zweiten Anregungsmitteln, die räumlich in Reihe mit den ersten Anregungsmitteln angeordnet sind, und einer Entladungsstromversorgung, die Pulsentladungen in den ersten und zweiten Anregungsmitteln hervorruft, wobei der Laser-Oszillator umfasst: Pulsfrequenzsteuermittel zum Ausüben einer Steuerung derart, dass eine erste in den ersten Anregungsmitteln zu erzielende Pulsfrequenz und eine zweite in den zweiten Anregungsmitteln zu erzielende Pulsfrequenz sich voneinander während der mittels der Entladungsstromversorgung hervorgerufenen Pulsentladung voneinander unterscheiden: wobei die ersten Anregungsmittel ein erstes Elektrodenpaar und die zweiten Anregungsmittel ein zweites Elektrodenpaar umfassen, oder wobei die ersten Anregungsmittel eine erste Kavität für eine elektromagnetische Welle und die zweiten Anregungsmittel eine zweite Kavität für elektromagnetische Wellen umfassen, oder wobei die ersten Anregungsmittel eine erste Spule und die zweiten Anregungsmittel eine zweite Spule umfassen, dadurch gekennzeichnet, dass die Entladungsstromversorgung die Steuerung so ausübt, dass eine auf die ersten Anregungsmittel aufgebrachte maximale erste Leistungsausgabe und eine auf die zweiten Anregungsmittel aufgebrachte maximale zweite Leistungsausgabe jeweils kleiner als ein Laser-Oszillationsschwellenwert sind und die Summe der ersten und der zweiten Leistungsausgaben den Laser-Oszillations-Schwellenwert übertrifft.
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Die Druckschrift
JP S62-249494 A offenbart eine Technik, in der, um die Energieverteilung zwischen Entladebereichen auszugleichen, Temperatursensoren in jeweilige Gasausdehnungsdüsen eingefügt werden und die jeweilige Temperatur des jeweiligen Entladebereichs durch den entsprechenden Temperatursensor erfasst wird, und eine Steuereinrichtung gemäß den erfassten Temperaturwerten betätigt wird, und die Abgabespannungen von Wechselstromquellen durch die Steueranweisungen der Steuereinrichtung variiert werden. Dann werden die Eingangserregungsenergien in jeweilige Elektroden eingegeben und werden die Erregungsenergiepegel in den Entladebereichen stets abgeglichen.
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Die Druckschrift
JP H07-122798 A offenbart eine Technik, in der Kathodenelektroden und Anodenelektronen parallel jeweils in Trios unterteilt werden und auf gegenüberliegenden Seiten eines Lasergaserregungsraums angeordnet werden, und elektrischer Strom den Paaren von Elektroden von Stromzufuhren getrennt angelegt wird. Die Stromzufuhren sind gemeinsam mit einer Steuereinrichtung verbunden. Die Steuereinrichtung umfasst einen Vorabentladesteuermodus im Unterschied zu einem Laserabgabesteuermodus, und es wird eine minimaler elektrischer Entladestrom einem der Elektrodenpaare zugeführt oder alternierend den Elektrodenpaaren zugeführt durch Einschalten einer der Stromversorgungen oder durch alternierendes Einschalten der Stromversorgungen.
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Die Druckschrift
US 2006/0209917 A1 offenbart einen Laser, umfassend ein Laserkammermodul mit einer Laserkammer, die umfasst zwei längliche Elektroden; ein Lasergas mit Fluor, und einer Puffergasmischung mit Helium und Neon; einen Gasumwälzer zum Umwälzen des Gases zwischen den Elektroden mit einer Geschwindigkeit von mindestens 2 Zentimeter/Millisekunden; ein Pulsleistungssystem mit einer Leistungsversorgung und Pulskompressions- und Verstärkungsschaltungen und einer Pulsleistungssteuerung zum Erzeugen von elektrischen Hochspannungspulsen mit mindestens 14 000 Volt an den Elektroden mit Raten von mindestens ungefähr 1000 Herz; ein Laserpulsenergiesteuerungssystem zum Steuern der dem Impulsleistungssystem zugeführten Spannung, wobei das Steuerungssystem einen Laserpulsenergiemonitor und einen Computerprozessor, der mit einem Algorithmus zum Berechnen elektrischer Pulse, die zum Erzeugen von Laserpulsen mit Pulsenergien innerhalb eines gewünschten Energiebereichs erforderlich ist, auf der Grundlage vergangener Pulsenergiedaten programmiert ist, und einen Pulsenergiedetektor, der für UV-Licht im Bereich von 157 Nanometer empfindlich ist, der jedoch für sichtbares rotes Licht und Infrarotlicht nicht sensitiv ist.
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Die vorliegende Erfindung wird in Anbetracht derartiger Umstände getätigt und eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in einem Bereitstellen einer Befehlsvorrichtung in einem Gaslaseroszillator, die zu einem leichten Einstellen der Basisentladung und der maximalen Injektionsenergie in der Lage ist, ohne die Einstellungszeit der Laserenergieversorgungen zu verlängern, selbst wenn eine große Anzahl von Laserenergieversorgungen vorliegt.
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Kurzfassung der Erfindung
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Die Erfindung sieht eine Vorrichtung gemäß dem unabhängigen Anspruch vor. Entwicklungen sind in den abhängigen Ansprüchen dargestellt.
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Damit der vorstehend beschriebene Zweck erreicht wird, wird vorzugsweise eine Befehlsvorrichtung für eine Vielzahl von Laserenergieversorgungen in einem Gaslaseroszillator vorgesehen, der eine Vielzahl von Entladeröhren und eine Vielzahl von Elektroden entsprechend der Vielzahl von Entladeröhren umfasst, wobei die Befehlsvorrichtung umfasst: einen Befehlserzeugungsabschnitt, der Befehle für die Vielzahl von Laserenergieversorgungen erzeugt; und einen Unterteilungsabschnitt, der die durch den Befehlserzeugungsabschnitt erzeugten Befehle in einen Versatzbefehl, einen Abgabebefehl, einen Offsetbefehl und einen Zuwachsbefehl unterteilt, wobei der Versatzbefehl und der Abgabebefehl der Vielzahl von Laserenergieversorgungen gemein sind, der Offsetbefehl und der Zuwachsbefehl zumindest gemäß den Entladeröhren jeweils entsprechend der Vielzahl von Laserenergieversorgungen definiert werden, wobei die Befehlsvorrichtung weiterhin umfasst: einen Sendeabschnitt, der zu jeder der Vielzahl von Laserenergieversorgungen den Versatzbefehl und den Abgabebefehl sendet, die der Vielzahl von Laserenergieversorgungen gemein sind, und in Reihe den Offsetbefehl und den Zuwachsbefehl, die zumindest gemäß den Entladeröhren jeweils entsprechend der Vielzahl von Laserenergieversorgungen definiert sind, entsprechend jeder der Vielzahl von Laserenergieversorgungen sendet.
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Vorzugsweiseumfasst der Sendeabschnitt: einen Addiereinstellungsabschnitt, der den Offsetbefehl, der gemäß zumindest einer der Entladeröhren und der Elektroden entsprechend der Vielzahl von Laserenergieversorgungen jeweils definiert ist, zu dem Versatzbefehl addiert, der der Vielzahl von Laserenergieversorgungen gemein ist, um eine Basisentladung in dem Laseroszillator einzustellen; und einen Multiplikationseinstellungsabschnitt, der den Zuwachsbefehl, der gemäß zumindest einer der Entladeröhren entsprechend der Vielzahl von Laserenergieversorgungen jeweils definiert ist, mit dem Abgabebefehl multipliziert, der der Vielzahl von Laserenergieversorgungen gemein ist, um eine maximale Injektionsenergie in dem Laseroszillator einzustellen.
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Vorzugsweiseumfasst der Laseroszillator eine Vielzahl von Abgleicheinheiten, die zwischen jeder der Vielzahl von Laserenergieversorgungen und dem Laseroszillator angeordnet sind, und Hilfselektroden, die benachbart jeder der Vielzahl von Elektroden angeordnet sind, wobei der Offsetbefehl und der Zuwachsbefehl zumindest gemäß einer der Entladeröhren, dem Druck der Entladeröhren, der Abgleicheinheiten und den Hilfselektroden definiert sind, von denen jeder jeweils der Vielzahl von Laserenergieversorgungen entspricht.
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Diese Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile werden aus der nachstehenden ausführlichen Beschreibung der typischen Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung deutlicher werden, die in den beiliegenden Zeichnungen gezeigt sind.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Es zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines Gaslaseroszillators auf der Grundlage der vorliegenden Offenbarung;
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2 eine Funktionsblockdarstellung einer in 1 gezeigten Abgabebefehlsvorrichtung; und
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3 eine Darstellung, die einen Gaslaseroszillator in dem Stand der Technik zeigt.
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Ausführliche Beschreibung
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Nachstehend werden Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden. Die gleichen Bezugszeichen werden den gleichen Komponenten in den Zeichnungen und der nachstehenden Beschreibung zugewiesen. Zum leichteren Verständnis wurde der Maßstab der Zeichnungen geeignet geändert.
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1 zeigt eine schematische Darstellung eines Gaslaseroszillators auf der Grundlage der vorliegenden Offenbarung. Der Laseroszillator 20 in der vorliegenden Offenbarung ist ein Gaslaseroszillator vom Entladungsanregungstyp mit einer vergleichsweise hohen Abgabe. Das von dem Laseroszillator 20 abgegebene Laserlicht wird zur Verarbeitung eines (nicht gezeigten) Werkstücks durch eine Lasermaschine verwendet, die nicht gezeigt ist.
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Wie in der Zeichnung gezeigt, umfasst ein Lasergaszirkulationsweg 25 des Laseroszillators 20 Entladeröhren 21, 22. Der Lasergaszirkulationsweg 25 ist mit einem Lasergasdrucksteuersystem 33 verbunden, und das Lasergasdrucksteuersystem 33 steuert den Druck für den Lasergaszirkulationsweg 25 durch Zuführen und Entladen des Lasergases in diesen.
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Ein Turbogebläse 26 ist in dem Lasergaszirkulationsweg 25 angeordnet, und Wärmetauscher 27, 28 sind jeweils in Strömungsrichtung aufwärts und abwärts des Turbogebläses 26 angeordnet. Des Weiteren ist der Laseroszillator 20 mit einem Kühlwasserzirkulationssystem 34 verbunden. Gemäß einem derartigen Aufbau werden das Lasergas in dem Lasergaszirkulationsweg 25, insbesondere das Lasergas in den Entladeröhren 21, 22 und dergleichen, geeignet gekühlt.
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Wie in 1 gezeigt, ist ein hinterer Spiegel 29 (innerer Spiegel eines Resonators), der teilweise reflektierend ist, bei einem Ende einer Entladeröhr 21 vorgesehen, und ist ein Abgabespiegel 30, der teilweise reflektierend ist, bei einem anderen Ende einer anderen Entladeröhre 22 vorgesehen. Der Abgabespiegel 30 ist aus ZnSe ausgebildet und die innere Oberfläche des Abgabespiegels 30 ist mit einer teilweise reflektierenden Beschichtung versehen, und dessen äußere Oberfläche ist mit einer antireflektierenden Beschichtung versehen.
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Die zwei Entladeröhren 21, 22, die vorstehend beschrieben sind, befinden sich in einem optischen Resonanzraum zwischen dem hinteren Spiegel 29 und dem Abgabespiegel 30. Jede der Entladeröhren 21, 22 ist zwischen ein Paar von Elektroden 23, 24 geordnet. Die Elektroden 23, 24 sind von der gleichen Größe. Die Elektroden 23, 24 sind metallisiert oder es ist ein metallisches Element an sie angefügt. Des Weiteren sind jeweils Hilfselektroden 31, 32 in jeder Laderöhre 21, 22 auf der in Strömungsrichtung aufwärts liegenden Seite des Lasergases von den Elektroden 23, 24 angeordnet.
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Die gemeinsame Spannung wird an die Hilfselektroden 31, 32 und die Elektroden 23, 24 der Entladeröhren 21, 22 durch die Abgleicheinheiten angelegt. Da eine elektrische Hilfsentladung durch die Hilfselektroden üblicherweise eine niedrigere Spannung als die an die Elektroden 23 und 24 angelegte Spannung erfordert, wird die elektrische Hilfsentladung selbst dann beibehalten, wenn die elektrische Entladung zwischen den Elektroden 23 und 24 verschwindet. In Fällen, in denen die elektrische Hilfsentladung beibehalten wird, selbst wenn der Befehlspegel zu den Laserenergieversorgungen veranlasst wird, sich rapide zu erhöhen, ist es möglich, übermäßige Erhöhungen in einer Entladeröhrenspannung zu verhindern und um einen Schaden an den Laserenergieversorgungen zu verhindern.
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Wie in 1 gezeigt, sind die Elektroden 23, 24 und die Hilfselektroden 31, 32 jeweils durch die Abgleicheinheiten 15, 16 mit den Laserenergieversorgungen 11, 12 verbunden. Die zwei Laserenergieversorgungen 11, 12 sind mit einer gemeinsamen Abgabebefehlsvorrichtung 10 verbunden. Die Abgabebefehlsvorrichtung 10 ist mit einer CNC 5 verbunden.
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2 zeigt eine Funktionsblockdarstellung der in 1 gezeigten Abgabebefehlsvorrichtung. Wie in 2 gezeigt, umfasst die Abgabebefehlsvorrichtung 10 eine Kommunikations-IS 35 zur Kommunikation mit der CNC 5. Die Kommunikations-IS 35 ist an einen Unterteilungsabschnitt 36 gekoppelt, der die Befehle aus der CNC 5 in einen Versatzbefehl Cb, einen Abgabebefehl Co, Offsetbefehle Cs und Zuwachsbefehle Cg unterteilt.
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In diesem Zusammenhang wird der Versatzbefehl Cb immer aus der CNC 5 in einem Laserbetriebsstatus (einem Zustand, in dem ein Laserstrahl abgegeben werden kann) befohlen und weist einen bestimmten Befehlswert auf. Der Abgabebefehl Co ist ein Befehl zum Steuern einer Laserabgabe und definiert, welche Wattzahl des Laserstrahls aus dem Laseroszillator 20 abgegeben wird. Wird der Versatzbefehl Cb derart gesetzt, dass die Laserabgabe in null W in der Basisentladung werden kann, ist es möglich, die Laserabgabe zu der gewünschten Energie (W) durch Ändern des Abgabebefehls Co zu steuern, der zu dem Versatzbefehl Cb zu addieren ist.
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Eine Hochgeschwindigkeitssteuerung ist für den Versatzbefehl Cb und den Abgabebefehl Co in einer maschinellen Laserstrahlverarbeitung erforderlich, wobei somit ein gemeinsamer Wert für die Vielzahl von Laserenergieversorgungen 11, 12 verwendet wird. Des Weiteren werden Befehlsdatenaktualisierungszyklen des Versatzbefehls Cb und des Abgabebefehls Co ebenso innerhalb einer bestimmten kürzeren Zeit beibehalten.
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Demgegenüber sind die Offsetbefehle Cs und die Zuwachsbefehle Cg Werte, die gemäß Lasten entsprechend den Laserenergieversorgungen 11, 12 definiert sind. Wie in 1 gezeigt, ist die Laserenergieversorgung 11 mit der Abgleicheinheit 15, der Entladeröhre 21 und der Hilfselektrode 31 assoziiert. In ähnlicher Art und Weise ist die Laserenergieversorgung 12 mit der Abgleicheinheit 16, der Entladeröhre 22 und der Hilfselektrode 32 assoziiert. Diese Abgleicheinheiten, die Entladeröhren, Druck in den Entladeröhren und die Hilfselektroden werden nachstehend als Lasten der Laserenergieversorgungen bezeichnet.
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Die Offsetbefehle Cs entsprechen einem Variationsbetrag in den Eigenschaften der Last (die Abgleicheinheiten, die Entladeröhren, Druck in den Röhren und die Hilfselektroden) einer jeden Laserenergieversorgung 11, 12 hinsichtlich des Versatzbefehls Cb. Die Zuwachsbefehle Cg entsprechen einem Variationsbetrag in den Eigenschaften der Last einer jeden Energieversorgung 11, 12 hinsichtlich des Abgabebefehls Co.
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Die Lasten der Laserenergieversorgungen 11, 12 ändern sich gemäß einer Variation in den Eigenschaften einer Kapazität und einer Induktivität in den Abgleicheinheiten 15, 16, einer Variation in Durchmessern der Entladeröhren 21, 22, Variationen in den Größen der Hilfselektroden 31, 32 und dem Druck bei dem Lasergas in den Entladeröhren 21, 22 (der Strömungsgeschwindigkeit des Lasergases). Deshalb weisen diese Lasten Variationen zwischen der Laserenergieversorgung 11 und der Laserenergieversorgung 12 auf. Die Variationen der Lasten liegen gemäß der Anzahl von angebrachten Laserenergieversorgungen vor.
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In der vorliegenden Erfindung wird eine Speichereinheit 40 in der Abgabebefehlsvorrichtung 10 vorgesehen. Digitale Werte der Offsetbefehle Cs von jeder Laserenergieversorgung und die Zuwachsbefehle Cg von jeder Laserenergieversorgung werden automatisch berechnet und werden in der Speichereinheit 40 zu dem Zeitpunkt der Herstellung des Laseroszillators oder des Ersatzes irgendeiner Last des Laserenergieversorgungen gespeichert. Alternativ kann die Speichereinheit 40 in der CNC 5 vorgesehen werden.
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Zudem werden die Ausweisungssignale für die Offsetbefehle Cs und die Zuwachsbefehle Cg aus einer CNC-Software durch den Unterteilungsabschnitt 36 gesetzt. Das Ausweisungssignal 000 dient für die Offsetbefehle Cs der Laserenergieversorgung 11. In ähnlicher Weise dient das Ausweisungssignal 001 für die Offsetbefehle Cs der Laserenergieversorgung 12, dient das Ausweisungssignal 010 für die Zuwachsbefehle Cg der Laserenergieversorgung 11 und dient das Ausweisungssignal 011 für die Zuwachsbefehle Cg der Laserenergieversorgung 12.
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Es ist lediglich erforderlich, die Offsetbefehle Cs und die Zuwachsbefehle Cg während die Laserenergieversorgungen 11, 12 einer Einstellung unterzogen werden und zu dem Zeitpunkt des Aktivierens des Laseroszillators 20 zu aktualisieren. Somit werden die Offsetbefehle Cs und die Zuwachsbefehle Cg mit irgendeinem der Ausweisungssignale in Reihe gesendet und werden wiederum auf der Grundlage des zwischen ihnen gesendeten Ausweisungssignals geschaltet. Im Allgemeinen wird der Aktualisierungszyklus der Befehlsdaten langsamer, wenn sich die Anzahl von Laserenergieversorgungen erhöht. Da jedoch der Laseroszillator 20 hauptsächlich auf der Grundlage des Versatzbefehls Cb und des Abgabebefehls Co gesteuert wird, wird eine Steuerung für die maschinelle Laserstrahlverarbeitung nicht verzögert.
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Wie in 2 gezeigt, ist der Unterteilungsabschnitt 36 an den Sendeabschnitt 37 gekoppelt. Der Sendeabschnitt 37 umfasst eine Vielzahl von D/A-Wandlern 44a–44f, eine Datenauswahleinrichtung 45 und eine Vielzahl von Addierschaltungen 46a–46d. Der Sendabschnitt 37 sendet jeweils verschiedene Befehle zu den Laserenergieversorgungen 11, 12 des Laseroszillators 20 ohne eine Änderung oder mit einer Änderung, wie nachstehend beschrieben. Zudem wird eine serielle Art und Weise der Sendung für die Sendung der Offsetbefehle Cs, der Zuwachsbefehle Cg und der Ausweisungssignale in der vorliegenden Erfindung angewendet.
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Nachstehend werden Vorgänge des Gaslaseroszillators gemäß der vorliegenden Offenbarung unter Bezugnahme auf 2 beschrieben werden.
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Die CNC 5 erzeugt die Befehlsdaten für den Laseroszillator 20 und sendet die erzeugten Befehlsdaten zu der Kommunikations-IS 35 der Abgabebefehlsvorrichtung 10. Daraufhin unterteilt der Unterteilungsabschnitt 36 diese Befehle in den Versatzbefehl Cb, den Abgabebefehl Co, die Offsetbefehle Cs und die Zuwachsbefehle Cg.
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Wie vorstehend beschrieben, weisen der Versatzbefehl Cb und der Abgabebefehl Co gemeinsame Werte für die Laserenergieversorgungen 11, 12 auf. Wie aus 2 ersichtlich, wird der Versatzbefehl Cb einer D/A-Wandlung durch den D/A-Wandler 44a des Sendeabschnitts 37 unterzogen, und der gewandelte Befehl wird in die Addierschaltungen 46a, 46b eingegeben. Der Abgabebefehl Co wird durch den D/A-Wandler 44b der D/A-Wandlung unterzogen, und der gewandelte Befehl wird in andere D/A-Wandler 44e, 44f eingegeben.
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Demgegenüber werden die Offsetbefehle Cs und die Zuwachsbefehle Cg für jede der Laserenergieversorgungen 11, 12 definiert, wobei die Befehle in der Speichereinheit 40 gespeichert werden, die in der Abgabebefehlsvorrichtung 10 oder in der CNC 5 vorgesehen ist. Des Weiteren werden die Ausweisungszahlen für die Befehle gesetzt, wie vorstehend beschrieben. Diese Offsetbefehle Cs, die Zuwachsbefehle Cg und die Ausweisungszahlen werden in die Datenauswahleinrichtung 45 eingegeben. Die Datenauswahleinrichtung 45 gibt die Offsetbefehle Cs und die Zuwachsbefehle Cg in die D/A-Wandler 44c–44f jeweils gemäß den Laserenergieversorgungen 11, 12 auf der Grundlage der Ausweisungszahlen ein.
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Dann werden die Offsetbefehle Cs der Laserenergieversorgungen 11, 12, die jeweils in die D/A-Wandler 44c, 44d eingegeben sind, der D/A-Wandlung unterzogen, und werden die gewandelten Befehle in die Addierschaltungen 46a, 46b in diesem Zustand eingegeben. Demgegenüber wird in dem D/A-Wandler 44e der Abgabebefehl Co der Laserenergieversorgung 11 mit dem Zuwachsbefehl Cg der Laserenergieversorgung 11 multipliziert und wird der multiplizierte Befehl der D/A-Wandlung unterzogen. In ähnlicher Weise wird in dem D/A-Wandler 44f der Abgabefehl Co der Laserenergieversorgung 12 mit dem Zuwachsbefehl Cg der Laserenergieversorgung 12 multipliziert und wird der multiplizierte Befehl der D/A-Wandlung unterzogen.
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Deshalb dienen die D/A-Wandler 44e, 44f einem Multiplikationseinstellungsabschnitt 39, der den Abgabebefehl Co mit den Zuwachsbefehlen Cg multipliziert, um den Befehl einzustellen. Dann wird der eingestellte Abgabebefehl Co jeweils in die Addierschaltungen 46c, 46d eingegeben.
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Wie in 2 gezeigt, addiert die Addierschaltung 46a den Versatzbefehl Cb und den Offsetbefehl Cs der Laserenergieversorgung 11. Die Addierschaltung 46b addiert den Versatzbefehl Cb und den Offsetbefehl Cs der Laserenergieversorgung 12. Diese Addierschaltungen 46a, 46b dienen einem Additionseinstellungsabschnitt 38, der die Offsetbefehle Cs zu dem Versatzbefehl Cb addiert, um den Befehl einzustellen. Daraufhin werden die Versatzbefehle Cb, bei denen ein Additionsvorgang in den Addierschaltungen 46a, 46b angewendet wird, jeweils in verschiedene Addierschaltungen 46c, 46d eingegeben.
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Wie in 2 gezeigt, addiert die Addierschaltung 46c den Versatzbefehl Cb nach dem Additionsvorgang (d. h. der Versatzbefehl Cb, in dem der Offsetbefehl der Laserenergieversorgung 11 berücksichtigt wurde) und den Abgabebefehl Co nach dem Multiplikationsvorgang (d. h. der Abgabebefehl Co, in dem der Zuwachsbefehl der Laserenergieversorgung 11 berücksichtigt wurde). Die Addierschaltung 46c gibt das Additionsergebnis in die Laserenergieversorgung 11 ein. In ähnlicher Art und Weise addiert die Addierschaltung 46d den Versatzbefehl Cb nach dem Additionsvorgang (d. h. den Versatzbefehl Cb, in dem der Offsetbefehl für die Laserenergieversorgung 12 berücksichtigt wurde) und den Abgabebefehl Co nach dem Multiplikationsvorgang (d. h. der Abgabebefehl Co, in dem der Zuwachsbefehl der Laserenergieversorgung 12 berücksichtigt wurde). Die Addierschaltung 46c gibt das Additionsergebnis in die Laserenergieversorgung 12 ein.
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Somit wird in der vorliegenden Erfindung ein Satz der Offsetbefehle Cs und der Zuwachsbefehle Cg zu jeder Laserenergieversorgung 11, 12 in Reihe für jeden bestimmten Steuerzyklus gesendet, während ein gemeinsamer Versatzbefehl Cb und Abgabebefehl Co zu jeder Laserenergieversorgung gesendet werden. Selbst in Fällen, in denen eine große Anzahl von Laserenergieversorgungen 11, 12 vorliegt, verschlechtert sich somit der Aktualisierungszyklus der Befehle nicht.
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Wird die Basisentladung in der vorliegenden Erfindung eingestellt, dann wird lediglich der Versatzbefehl Cb gesendet und der Abgabebefehl Co in einen Zustand von null gefahren. Dann werden die Offsetbefehle Cs der Laserenergieversorgungen 11, 12, die auf der Grundlage der Ausweisungssignale verteilt wurden, von dem Zustand von null geändert. Digitale Werte der Offsetbefehle, gemäß denen die Entladung zwischen den Elektroden 23, 24 verschwindet, aber die Hilfsentladung durch die Hilfselektroden 31, 32 beibehalten wird, werden automatisch berechnet, und die digitalen Werte werden in der Speichereinheit 40 gespeichert. Des Weiteren werden in den Addierschaltungen 46a, 46b die Offsetbefehle zu dem gemeinsamen Versatzbefehl Cb addiert. Dies ermöglicht ein Einstellen der Basisentladung für jede Laserenergiequelle 11, 12.
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In Fällen, in denen die maximale Injektionsenergie zum Zeitpunkt des Befehlens der maximalen Abgabe (Gesamtergebnis des Versatzbefehls Cb und des Abgabebefehls Co) eingestellt wird, werden des Weiteren die Zuwachsbefehle Cg der Laserenergieversorgungen 11, 12, die auf der Grundlage der Ausweisungssignale verteilt wurden, von dem Zustand von null geändert. Digitale Werte der Zuwachsbefehle, gemäß denen die Injektionsenergie einer jeden Laserenergieversorgung einen bestimmten Wert annimmt, werden automatisch berechnet, und die digitalen Werte werden in der Speichereinheit 40 gespeichert. Des Weiteren werden in den D/A-Wandlern 44e, 44f die Zuwachsbefehle mit dem gemeinsamen Abgabebefehl Co multipliziert. Dies ermöglicht ein Einstellen der maximalen Injektionsenergie für jede Laserenergieversorgung 11, 12, und erlaubt dem Laseroszillator 20, eine erforderliche maximale Laserabgabe aufzuweisen. Somit werden in der vorliegenden Erfindung die Variationen in den Lasten der Laserenergieversorgungen 11, 12 durch die Offsetbefehle Cs und die Zuwachsbefehle Cg absorbiert.
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In dem Stand der Technik, wie in 3 gezeigt, werden die Basisentladung und die maximale Injektionsenergie durch variable Widerstände für den Offset und Zuwachs der analogen Befehlsspannungseinstellungsschaltungen 130, 140 eingestellt, die jeweils in den Laserenergieversorgungen 110, 120 vorgesehen sind. Somit ist es schwierig, die Beträge an Einstellungen zu bewältigen. Des Weiteren werden die Einstellungsvorgänge des Offset und des Zuwachses leicht durch die Variationen in den Befehlsspannungseinstellungsschaltungen 130, 140 beeinflusst, wodurch es erforderlich ist, die Basisentladung und die maximale Injektionsenergie jedes Mal dann einzustellen, wenn irgendeine der Laserenergieversorgungen 110, 120 ersetzt wird.
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Demgegenüber werden in der vorliegenden Erfindung die Offsetbefehle Cs und die Zuwachsbefehle Cg als digitale Werte verwaltet. Deshalb ist es möglich, die Einstellungsvorgänge mit einem hohen Grad an Genauigkeit zu erreichen, ohne dass ein Unterschied in den Einstellungsvorgängen gemäß einem Fähigkeitsniveau des Bedieners zu Tage treten würde.
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Selbst wenn irgendeine der Laserenergieversorgungen 11, 12 auf Grund ihres Ausfalls und dergleichen ersetzt wird, werden des Weiteren die Lasten der Laserenergieversorgungen 11, 12, die die Abgleicheinheiten 15, 16, die Entladeröhren 21, 22 und die Hilfselektroden 31, 32 sind, nicht geändert. Deshalb erfordert eine Verwendung der Werte der Offsetbefehle Cs und der Zuwachsbefehle Cg, die vorab in der Speichereinheit 40 gespeichert sind, keine Einstellungsvorgänge der Laserenergieversorgungen selbst. Demgemäß ermöglicht die vorliegende Offenbarung dem Laseroszillator 20 eine sichere und schnelle Aktivierung. Folglich ist es in der vorliegenden Offenbarung möglich, den Verarbeitungsdefekt für das Werkstück und somit Schäden der Laserenergieversorgungen, der Abgleicheinheiten und der Entladeröhren gemäß einem Einstellungsfehler zu vermeiden.
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Des Weiteren ist es in dieser Offenbarung, selbst wenn eine Vielzahl von, z. B. drei oder mehr, Laserenergieversorgungen vorgesehen ist, lediglich erforderlich, die Anzahl von Einzeldaten aufzuweisen, wobei die Einzeldaten (1) der Versatzbefehl Cb (12 Bits), (2) der Abgabebefehl Co (12 Bits), (3) die Offsetbefehle Cs und die Zuwachsbefehle Cg (12 Bits) und die Ausweisungssignale sind. Somit ist es möglich, die Vielzahl von Laserenergieversorgungen ohne Berücksichtigung der Obergrenze der Anzahl von Einzeldaten zu befehligen.
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Zu diesem Zeitpunkt werden die Offsetbefehle Cs und Zuwachsbefehle Cg für jeden bestimmten Steuerzyklus gesendet, während die Ausweisungszahl wiederum geändert wird, wie 000, 001, 010 und 011 ... Das heißt, in einem Steuerzyklus werden lediglich Offsetbefehle Cs oder Zuwachsbefehle Cg entsprechend einem Ausweisungssignal gesendet. Deshalb variiert die Einstellungszeit nicht zwischen einem Fall, in dem eine einzelne Laserenergiequelle eingestellt wird, und einem Fall, in dem die Vielzahl von Laserenergiequellen eingestellt wird. Somit können Einstellungsvorgänge in einer ähnlichen Einstellungszeit vollendet werden.
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Selbst wenn die Lasten variieren, zum Beispiel ein Aufbau des Drucks des Lasergases in den Entladeröhren 21, 22 geändert wird, ist es des Weiteren möglich, sich automatisch an eine Variation der Lasten der Laserenergieversorgungen anzupassen, da die Offsetbefehle und die Zuwachsbefehle gemäß der Last vorab gespeichert sind.
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Wirkungen der Erfindung
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Gemäß einer ersten Ausgestaltung wird ein Satz der Offsetbefehle und Zuwachsbefehle zu jeder der Laserenergieversorgungen in Reihe gesendet, während die gleichen Werte des Versatzbefehls und des Abgabebefehls zu jeder der Laserenergieversorgungen gesendet werden. Selbst wenn eine große Anzahl von Laserenergieversorgungen vorliegt, verschlechtert sich deshalb der Zyklus zum Aktualisieren des Versatzbefehls und des Abgabebefehls nicht. Da zudem die Offsetbefehle und Zuwachsbefehle in Reihe gesendet werden, ändert sich die Anzahl von Einzeldaten, die gesendet werden sollen, selbst in einem Laseroszillator nicht, der eine Vielzahl von Laserenergieversorgungen umfasst, sowie einem Laseroszillator, der eine Laserenergieversorgung umfasst. Es ist mit anderen Worten lediglich eine ähnliche Einstellungszeit ohne Berücksichtigung der Anzahl der vorgesehen Laserenergieversorgungen erforderlich.
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Gemäß einer zweiten Ausgestaltung, da die Variationen in spezifischen Lasten der Laserenergieversorgungen in der Abgabebefehlsvorrichtung unter Verwendung der Offsetbefehle und der Zuwachsbefehle eingestellt werden, sind die Befehlsspannungseinstellungsschaltungen 130, 140 nicht erforderlich. In diesem Zusammenhang sind die spezifischen Lasten der Laserenergieversorgungen irgendeine der Abgleicheinheiten, der Entladeröhren und des Drucks in den Entladeröhren und den Hilfselektroden und dergleichen. Da zudem die Offsetbefehle und die Zuwachsbefehle gemäß der Last jeder Laserenergieversorgung definiert sind, selbst wenn irgendeine der Laserenergieversorgungen auf Grund ihres Ausfalls ersetzt wird, ist es möglich, den Laseroszillator sicher zu aktivieren unter Verwendung der Werte von ursprünglichen Offsetbefehlen und der Zuwachsbefehle, die zum Zeitpunkt der Herstellung des Laseroszillators gespeichert sind. Des Weiteren ist es möglich, einem Verarbeitungsdefekt und Schäden der Laserenergieversorgungen gemäß dem Einstellungsfehler vor ihrem Auftreten vorzubeugen. Selbst wenn sich die Lasten ändern, z. B. selbst wenn der Aufbau des Drucks des Lasergases in den Entladeröhren geändert wird oder irgendeine der Abgleicheinheiten, der Entladeröhren und der Hilfselektroden herabgemindert und ersetzt wird, ist es des Weiteren möglich, sich leicht an die Variationen in den Lasten durch Ändern des Aufbaus der Offsetbefehle und der Zuwachsbefehle gemäß den Lasten anzupassen.
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Gemäß einer dritten Ausgestaltung ist eine genauere Steuerung durch Verwalten der digitalen Werte der Offset- und Zuwachsbefehle möglich, die gemäß den Lasten definiert sind.
