DE102013109593B4

DE102013109593B4 - Gaslaseroszillator mit Entladungsbeginn-Beurteilungsfunktion

Info

Publication number: DE102013109593B4
Application number: DE102013109593.3A
Authority: DE
Inventors: Masahiro Honda; Tooru NUKUI
Original assignee: Fanuc Corp
Current assignee: Fanuc Corp
Priority date: 2012-09-06
Filing date: 2013-09-03
Publication date: 2018-01-18
Anticipated expiration: 2033-09-04
Also published as: CN103682970B; US20140064317A1; JP2014053423A; CN103682970A; JP5513571B2; DE102013109593A1; US8929414B2

Abstract

Gaslaseroszillator, umfassend: eine Entladungsröhre (11, 12, 13, 14), durch die Lasergas zirkuliert; einen Abgabesollwert-Abschnitt (41), der einen Stromabgabesollwert ausgibt; einen Spannungserfassungs-Abschnitt (281; 282), der eine Spannung der Entladungsröhre (11, 12, 13, 14) vor Beginn der Entladung erfasst; einen Stromversorgungs-Abschnitt (2), der eine Entladungsröhrenspannung, die vor Beginn der Entladung ein erstes Veränderungsverhältnis des erfassten Werts des Spannungserfassungs-Abschnitts (281, 282) und nach Beginn der Entladung ein zweites Veränderungsverhält des erfassten Werts des Spannungserfassungs-Abschnitts (281, 282) bezogen auf den Stromabgabesollwert aufweist, an die Entladungsröhre (11, 12, 13, 14) liefert, damit die Entladung in der Entladungsröhre (11, 12, 13, 14) beginnt; einen Stromerfassungs-Abschnitt (271, 272), der den Abgabestrom des Stromversorgungs-Abschnitts vor Beginn der Entladung erfasst; einen Sollspannungs-Steuerabschnitt (31), der vor Beginn der Entladung den Stromabgabesollwert (S) allmählich erhöht, den der Abgabesollwert-Abschnitt ausgibt, damit die Entladung in der Entladungsröhre (11, 12, 13, 14) beginnt; und einen Entladungsbeginn-Beurteilungsabschnitt (31, 33), der abhängig von dem Veränderungsverhältnis des erfassten Werts des Spannungserfassungs-Abschnitts feststellt, ob während der allmählichen Erhöhung des Stromabgabesollwerts die Entladung in der Entladungsröhre (11, 12, 13, 14) begonnen hat, wobei der Sollspannungs-Steuerabschnitt den Stromabgabesollwert auf ein Mal vermindert und danach den Stromabgabesollwert wieder allmählich erhöht ohne den Gasdruck zu senken, wenn der vom Stromerfassungs-Abschnitt (271, 272) erfasste Abgabestrom während der allmählichen Erhöhung des Stromabgabesollwerts vor Beginn der Entladung größergleich einem vorbestimmten Grenzwert (A2) wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
1. Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft einen Gaslaseroszillator, der die Funktion aufweist, dass der Beginn der Entladung festgestellt wird.
2. Beschreibung des Stands der Technik
Man kennt einen Gaslaseroszillator, bei dem eine Spannung erfasst wird, die an die Entladungsröhre angelegt wird, und es wird anhand des erfassten Werts beurteilt, ob eine Entladung in der Entladungsröhre begonnen hat. Beispielsweise wird bei dem Gaslaseroszillator, der in der ungeprüften japanischen Patentschrift Nr. 2011-222586 A ( JP 2011-222586 A ) beschrieben ist, der Abgabesollwert für die Laserstromversorgung schrittweise erhöht. Zudem wird die Differenz zwischen einem Veränderungsverhältnis eines erfassten Werts einer Entladungsröhrenspannung bezogen auf einen Stromabgabesollwert und einem Veränderungsverhältnis einer Entladungsröhrenspannung bezogen auf. einen vorab festgelegten Stromabgabesollwert abhängig von Daten bei einer normalen Entladung ermittelt, und es wird festgestellt, dass die Entladung begonnen hat, wenn diese Differenz innerhalb eines vorbestimmten Grenzwerts liegt.
In einem Gaslaseroszillator erschweren manchmal Veränderungen des Drucks, der Strömungsrate, der Zusammensetzung und anderer Zustände des Lasergases, das innerhalb der Entladungsröhre zirkuliert, den Beginn der Entladung. Erhöht man daher wie in JP 2011-222586 A beschrieben den Stromabgabesollwert schrittweise, bis der Beginn der Entladung erkannt wird, so fließt ein übermäßiger Strom in die Laserstromversorgung. Dadurch kann leicht die Überstrom-Schutzschaltung ansprechen, und es kann vorkommen, dass die Entladung verhindert wird.
Die US 2006/0114959 A1 zeigt einen Gaslaseroszillator, bei dem Spannungen von Entladungsröhrensegmenten bestimmt werden, wobei ein Lasergasaustausch oder ein Aufwärmbetrieb bei vermindertem Druck durchgeführt wird, wenn eine der Spannungen über einem Spannungsgrenzwert liegt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft einen Gaslaseroszillator mit den Merkmalen von Anspruch 1. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung gehen aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsformen in Verbindung mit den beigegebenen Zeichnungen deutlicher hervor,
Es zeigt:
1 eine Ansicht des Aufbaus eines Gaslaseroszillators einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
2 ein Blockdiagramm des Aufbaus einer Laserstromversorgung und einer Anpasseinheit in 1;
3 ein Blockdiagramm des Aufbaus eines Abgabesollwert-Abschnitts und eines Überwachungsabschnitts in 1;
4 ein Blockdiagramm des hauptsächlichen Aufbaus einer CNC in einem Gaslaseroszillator einer ersten Ausführungsform der Erfindung;
5 ein Flussdiagramm eines Beispiels für die Verarbeitung, die eine Verarbeitungswiederaufnahmeeinheit in 4 vornimmt;
6 eine Ansicht eines Beispiels der Betriebseigenschaften aufgrund der Verarbeitungswiederaufnahme in 5;
7 eine Ansicht des Zusammenhangs eines Stromabgabesollwerts und einer Entladungsröhren-Spannung;
8 eine Ansicht eines Beispiels der Betriebseigenschaften bis die Entladung in mehreren Entladungsröhren beginnt;
9 ein Blockdiagramm des wesentlichen Aufbaus einer CNC in einem Gaslaseroszillator einer zweiten Ausführungsform der Erfindung;
10 eine Ansicht eines Beispiels der Betriebseigenschaften zum Erklären der Verarbeitung, die die Verarbeitungswiederaufnahmeeinheit in 9 vornimmt;
11 eine Ansicht eines Beispiels der Betriebseigenschaften bevor der Abgabesollwert-Abschnitt einen Versatzbefehl ausgibt; und
12 eine Ansicht eines Beispiels der Betriebseigenschaften nachdem der Abgabesollwert-Abschnitt einen Versatzbefehl ausgibt.
BESCHREIBUNG DER AUSFÜHRUNGSFORMEN
Erste Ausführungsform
Im Weiteren wird anhand von 1 bis 8 eine erste Ausführungsform eines Gaslaseroszillators der Erfindung erklärt. 1 zeigt eine Ansicht des Aufbaus eines Gaslaseroszillators 100 einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Der Gaslaseroszillator 100 besitzt: einen Resonator 1, einen Stromversorgungs-Abschnitt 2, der die Entladungsröhren 11 bis 14 des Resonators 1 mit Strom versorgt; eine numerische Steuerungsvorrichtung (CNC) 3, die die Abläufe in dem Gaslaseroszillator 100 insgesamt steuert; und eine Schnittstelle 4, die es ermöglicht, dass die Stromversorgung 2 und die CNC 3 kommunizieren.
Der Resonator 1 umfasst einen Gaskanal 10, in dem ein Lasermedium, d. h. ein Lasergas, zirkuliert. Das Gas besteht beispielsweise aus Kohlendioxid, Helium und Stickstoff, die in einem vorbestimmten Zusammensetzungsverhältnis gemischt sind. Der Gaskanal 10 besitzt einen ersten Kanal 101, der einen Entladungsröhrenhalter 10a aufweist, einen zweiten Kanal 102, der parallel zum ersten Kanal 101 ausgebildet ist und mit einem Entladungsröhrenhalter 10b versehen ist. Der erste Kanal 101 weist zwei Entladungsröhren 11 und 12 auf, die zu beiden Seiten des Entladungsröhrenhalters 10a sitzen. Der zweite Kanal 102 weist zwei Entladungsröhren 13 und 14 auf, die zu beiden Seiten des Entladungsröhrenhalters 10b sitzen.
An den Enden der Kanäle 101 und 102 sind auf der Seite der Entladungsröhren 11 und 13 Umlenkspiegel 105 und 106 vorhanden. An dem Ende auf der Seite der Entladungsröhre 12 ist ein Ausgabespiegel 107 vorhanden. An dem Ende auf der Seite der Entladungsröhre 14 ist ein rückwärtiger Spiegel 108 vorhanden. Die Entladungsröhren 11 bis 14 weisen jeweils zwei Hauptelektroden 11a bis 14a auf, die einander gegenüberliegend zu beiden Seiten der Kanäle 101 und 102 vorhanden sind. An den Außenseiten der Hauptelektroden 11a bis 14a in Kanalrichtung (stromaufwärtige Seiten in Richtung der Lasergasströmung) sind Hilfselektroden 11b bis 14b angeordnet. Die Stromversorgung 2 versorgt die Hauptelektroden 11a bis 14a und die Hilfselektroden 11b bis 14b mit Strom.
Werden die Hauptelektroden 11a bis 14a mit Strom versorgt, so beginnt eine Entladung im Lasergas in den Entladungsröhren 11 bis 14. Durch diese Hauptentladung wird das Lasergas angeregt, und es wird Licht erzeugt. Zwischen dem Ausgabespiegel 107 und dem rückwärtigen Spiegel 108 tritt Resonanz auf. Das Licht wird durch stimulierte Emission verstärkt, und ein Teil davon wird über den Ausgabespiegel 107 ausgekoppelt. Das ausgekoppelte Laserlicht wird für Laserbearbeitungen usw. verwendet.
In dem Laserbetriebszustand, in dem der Gaslaseroszillator 100 einen Laserstrahl ausgeben kann, wird auch dann, wenn die Laserabgabe den Wert null hat (0 W), ein gewisser Strom von der Stromversorgung 2 an die Hauptelektroden 11a bis 14a und die Hilfselektroden 11b bis 14b geliefert. Der zugeführte Strom wird so eingestellt, dass die Entladung der Entladungsröhren durch die Hauptelektroden erlischt und nur eine Hilfsentladung von den Hilfselektroden in Gang gesetzt wird. Diese Hilfsentladung ist eine schwache Entladung, die nicht direkt zur Laserabgabe beiträgt. Die Hilfsentladung wird jedoch zu dem Zweck beibehalten, den Start der Hauptentladung auch in einem Zustand zu erleichtern, in dem die Laserabgabe den Wert null hat (0 W) (Status der Grundentladung). D. h., dass auch bei einer Laserabgabe mit dem Wert null die Stromversorgung 2 einen Bereitschaftsstrom abgibt, bei der die Hilfsentladung aufrechterhalten wird, so lange der Gaslaseroszillator 100 nicht vollständig angehalten wird.
Der Gaskanal 10 ist an ein Turbogebläse 15 angeschlossen. Durch die Drehung des Turbogebläses 15, siehe die eingezeichneten Pfeile, wird Lasergas von den ersten Enden der Entladungsröhren 11 bis 14 angesaugt und aus dem Turbogebläse 15 ausgestoßen. Das vom Turbogebläse 15 abgegebene Lasergas wird an die anderen Enden der Entladungsröhren 11 bis 14 abgegeben und zirkuliert durch den Gaskanal 10.
Auf der stromaufwärtigen und stromabwärtigen Seite des Turbogebläses 15 sind Wärmetauscher 16a und 16b vorhanden. Das durch den Gaskanal 10 zirkulierende Lasergas wird von den Wärmetauschern 16a und 16b gekühlt. Den Wärmetauschern 16a und 16b wird Kühlwasser als Kühlmittel von dem Kühlwasserumlaufsystem 17 zugeführt. Der Druck des Lasergases in dem Gaskanal 10 wird von einem Lasergas-Druckregelsystem 18 kontrolliert, das das Lasergas zuführt und abführt. Das Lasergas-Druckregelsystem 18 hat hierzu ein Steuerventil 181, das Lasergas zuführt und abführt (4). Durch das Öffnen und Schließen des Steuerventils 181 wird der Druck des Lasergases kontrolliert.
Die Stromversorgung 2 umfasst ein erstes Stromversorgungsteil 21, das Spannung an die Entladungsröhren 11 und 13 liefert (Hauptelektroden 11a und 13a und Hilfselektroden 11b und 13b), und ein zweites Stromversorgungsteil 22, das Spannung an die Entladungsröhren 12 und 14 liefert (Hauptelektroden 12a und 14a und Hilfselektroden 12b und 14b). Das erste Stromversorgungsteil 21 besitzt eine Laserstromversorgung 231 und eine Anpasseinheit 241. Das zweite Stromversorgungsteil 22 besitzt eine Laserstromversorgung 232 und eine Anpasseinheit 242. Die Laserstromversorgungen 231 und 232 sind gleichartig ausgelegt, und die Anpasseinheiten 241 und 242 sind ebenfalls gleichartig ausgelegt. Die Laserstromversorgungen 231 und 232 sind manchmal auch mit dem Bezugszeichen 23 bezeichnet, und die Anpasseinheiten 241 und 242 sind manchmal auch mit dem Bezugszeichen 24 bezeichnet.
2 zeigt ein Blockdiagramm des Aufbaus einer Laserstromversorgung 23 und einer Anpasseinheit 24. Die Laserstromversorgung 23, siehe 2, besitzt ein DC-Stromversorgungsteil 25 (Gleichstrom) und ein HF-Stromversorgungsteil 26 (Hochfrequenz). Das DC-Stromversorgungsteil 25 ist an einen dreiphasigen Wechselstrom von 200 V angeschlossen und gibt einen Gleichstrom ”A” an das HF-Stromversorgungsteil 26 aus, und zwar abhängig von einem Stromabgabe-Sollwert S von der Schnittstelle 4. Das HF-Stromversorgungsteil 26 setzt den vom DC-Stromversorgungsteil 25 abgegebenen Strom in einen Hochfrequenzstrom um und gibt diesen an die Anpasseinheit 24 aus. Die Anpasseinheit 24 passt die Ausgangsimpedanz der Hochfrequenz-Stromversorgungsseite und die Eingangsimpedanz der Entladungsröhrenseite aneinander an. Sie liefert eine Spannung gemäß dem Stromabgabe-Sollwert S (Entladungsröhrenspannung V) an die Entladungsröhren 11 bis 14. Hierdurch fließt ein Strom (Entladungsröhrenstrom) in die Entladungsröhren 11 bis 14. Ein Signal, das dem Entladungsröhrenstrom entspricht, wird auf den Stromabgabe-Sollwert hin zurückgeführt. Dadurch wird der Entladungsröhrenstrom auf einen vorbestimmten Wert geregelt.
In 2 schwanken die Eigenschaften des von dem DC-Stromversorgungsteil 25 an das HF-Stromversorgungsteil 26 gelieferten Gleichstroms ”A” und der über die Anpasseinheit 24 an die Entladungsröhren 11 bis 14 gelieferten Entladungsröhrenspannung V stark, und zwar abhängig von der Entladungsbelastung durch das Lasergas usw. In der Ausführungsform werden der Gleichstrom ”A” und die Entladungsröhrenspannung V mit Erfassungsmitteln erfasst. D. h., siehe 1, die Laserstromversorgungen 231 und 232 besitzen jeweils Stromerfassungsabschnitte 271 und 272, die den Gleichstrom ”A” erfassen. Die Anpasseinheiten 241 und 242 haben Spannungserfassungsabschnitte 281 und 282, die die Entladungsröhrenspannung V erfassen.
Die Laserstromversorgungen 231 und 232 besitzen zudem jeweils Selbstschutzschaltungen 29. Die Selbstschutzschaltungen 29 sind Überstrom-Schutzschaltungen. Erreicht der von den Stromerfassungsabschnitten 271 und 272 erfasste Gleichstrom ”A” einen Grenzwert A1, der in den Schaltungen eingestellt ist, so sprechen die Überstrom-Schutzschaltungen an. Unabhängig von Stromabgabe-Sollwert wird die Abgabe des Gleichstroms ”A”, den das DC-Stromversorgungsteil 25 an das HF-Stromversorgungsteil 26 liefert, unterbrochen, und die Entladungsröhrenspannung V wird auf 0 gesenkt. Hierdurch wird der Betrieb des Gaslaseroszillators 100 zwangsweise angehalten, der Gleichstrom ”A” wird unterbrochen, und es wird verhindert, dass die Laserstromversorgungen durch Überströme beschädigt werden. Ein solcher Betrieb zum Anhalten des Gaslaseroszillators 100 wird als ”Alarmhalt” bezeichnet.
Die Schnittstelle 4 umfasst einen Ausgabesollwertabschnitt 41, der die Stromabgabe-Sollwerte Sa und Sb für die Laserstromversorgungen 231 und 232 ausgibt, und einen Überwachungsabschnitt 42, der Signale von den Stromerfassungsabschnitten 271 und 272 und den Spannungserfassungsabschnitten 281 und 282 holt. Die Stromabgabe-Sollwerte Sa und Sb werden manchmal einfach summarisch mit ”S” bezeichnet. 3 zeigt ein Blockdiagramm des Aufbaus des Abgabesollwert-Abschnitts 41 und des Überwachungsabschnitts 42. Der Ausgabesollwertabschnitt 41 und der Überwachungsabschnitt 42 besitzen Kommunikations-ICs 43 (integrierte Schaltung zu Kommunikationszwecken), die miteinander kommunizieren und verschiedene Aren von Daten austauschen, und zwar mit der CNC 3 über die Kommunikations-ICs 43.
Der Ausgabesollwertabschnitt 41, siehe 3, besitzt einen Demultiplexer 45, der einen Befehl von der CNC 3 in einen 12-Bit Bias-Befehl Cb, einen Ausgabebefehl Co, einen Versatzbefehl Cs und einen Verstärkungsbefehl Cg entmultiplext. Der Bias-Befehl Cb ist ein vorbestimmter Sollwert, der permanent von der CNC 3 in dem Laserbetriebszustand befohlen wird, in dem ein Laserstrahl ausgegeben werden kann. Der Ausgabebefehl Co ist ein Befehl, der die Laserabgabe kontrolliert und durch die Wattzahl des Laserstrahls bestimmt ist, den der Gaslaseroszillator 100 auszugeben hat. Der Versatzbefehl Cs wird entsprechend zu den Lasten der Laserstromversorgungen 231 und 232 für den Bias-Befehl Cb eingestellt. Der Verstärkungsbefehl Cg wird gemäß den Lasten der Laserstromversorgungen 231 und 232 für den Ausgabebefehl Co eingestellt.
Die ”Lasten der Laserstromversorgungen 231 und 232” sind Lasten, die mit den Laserstromversorgungen 231 und 232 verbunden sind. Zu den Lasten der Laserstromversorgung 231 gehören die Anpasseinheit 241 des ersten Stromversorgungsteils 21, die Entladungsröhren 11 und 13, die Gasdrücke innerhalb der Entladungsröhren 11 und 13, die Hilfselektroden 11b und 13b usw. Zu den Lasten der Laserstromversorgung 232 gehören die Anpasseinheit 243 des zweiten Stromversorgungsteils 22, die Entladungsröhren 12 und 14, die Gasdrücke innerhalb der Entladungsröhren 12 und 14, die Hilfselektroden 12b und 14b usw. Der Bias-Befehl Cb und der Ausgabebefehl Co sind gemeinsame Befehle für die Laserstromversorgungen 231 und 232. Der Versatzbefehl Cs und der Verstärkungsbefehl Cg werden einzeln gemäß den Lasten der Laserstromversorgungen 231 und 232 eingestellt, damit Schwankungen der Lasten zwischen den Laserstromversorgungen 231 und 232 aufgefangen werden können. Die Einstellwerte des Versatzbefehls Cs1 und des Verstärkungsbefehls Cg1 gehören zur Laserstromversorgung 231. Die Einstellwerte des Versatzbefehls Cs2 und des Verstärkungsbefehls Cg2 gehören zur Laserstromversorgung 232. Sie sind vorab im Speicherabschnitt 46 abgelegt.
Der Bias-Befehl Cb wird in einem D/A-Umsetzer 47 aus einem digitalen in ein analoges Format umgesetzt und in die Addierschaltungen 54 und 55 eingegeben. Der Ausgabebefehl Co wird in einem D/A-Umsetzer 48 aus einem digitalen in ein analoges Format umgesetzt und in die D/A-Umsetzer 52 und 53 eingegeben. Die Versatzbefehle Cs1 und Cs2 und die Verstärkungsbefehle Cg1 und Cg2 werden nacheinander abhängig von Befehlssignalen aus der CNC 3 geschaltet. Dadurch werden die Versatzbefehle Cs1 und Cs2 durch den Datenwähler 49 in die D/A-Umsetzer 50 und 51 eingegeben. Die Verstärkungsbefehle Cg1 und Cg2 werden in die D/A-Umsetzer 52 und 53 eingegeben. In den D/A-Umsetzern 50 und 51 werden die Versatzbefehle Cs1 und Cs2 aus einem digitalen in ein analoges Format umgesetzt und in die Addierschaltungen 54 und 55 eingegeben. In den D/A-Umsetzern 52 und 53 wird der Ausgabebefehl Co mit den Verstärkungsbefehlen Cg1 und Cg2 multipliziert. Die Produkte werden aus einem digitalen in ein analoges Format umgesetzt und in die Addierschaltungen 57 und 58 eingegeben.
In den Addierschaltungen 54 und 55 werden die D/A-umgesetzten Versatzbefehle Cs1 und Cs2 zu dem D/A-umgesetzten Bias-Befehl Cb addiert. In den Addierschaltungen 57 und 58 werden die D/A-umgesetzten Befehle, die durch Multiplizieren des Ausgabebefehls Co und der Verstärkungsbefehle Cg erhalten werden, zu den Befehlen addiert, die man durch die Addition an den Addierschaltungen 54 und 55 erhält. Hierdurch werden die Stromabgabe-Sollwerte Sa und Sb für die Laserstromversorgungen 231 und 232 erzeugt.
Der Überwachungsabschnitt 42 besitzt einen Multiplexer 60, der durch ein Auswahlsignal aus der CNC 3 zwischen den Ausgangssignalen der Stromerfassungsabschnitte 271 und 272 und der Spannungserfassungsabschnitte 281 und 282 umschaltet und sie nacheinander ausgibt. Das vom Multiplexer 60 ausgegebene Signal wird im 12-Bit-A/D-Umsetzer 61 aus einem analogen in ein digitales Format umgesetzt und über das Kommunikations-IC 43 an die CNC 3 ausgegeben.
Der Gaslaseroszillator 100 liefert an die Entladungsröhren 11 bis 14 eine Spannung von einigen Kilovolt, damit das Lasergas angeregt wird, und erzeugt einen Entladungsstatus. Manchmal ist es jedoch aufgrund von Schwankungen des Drucks, der Strömungsrate, der Zusammensetzung usw. des Lasergases schwierig, eine Entladung zu beginnen. Versucht man einen Laserstrahl in einem Status auszugeben, indem die Entladung noch nicht begonnen worden ist, so kann die Impedanz zwischen der Laserstromversorgung 23 und der Entladungslast nicht angepasst werden. Eine überhöhte Spannung wird an die Entladungsröhren 11 bis 14 angelegt, und es kann ein Überstrom zu den Laserstromversorgungen 23 fließen, der sie beschädigt oder einen Alarmhalt bewirkt. Daher ist in dieser Ausführungsform die CNC 3 wie im Weiteren erklärt konfiguriert. Ein Überstrom zu der Laserstromversorgung 23 wird verhindert, und der Entladungsbeginn wird gefördert.
4 zeigt ein Blockdiagramm des wesentlichen Aufbaus der CNC 3 in dem Gaslaseroszillator 100 der ersten Ausführungsform der Erfindung. Sie zeigt insbesondere die charakteristische Konfiguration wenn die Entladungsröhren 11 bis 14 mit der Entladung beginnen. Die Entladung wird als erster Schritt für den Übergang in einen Laserbetriebszustand gestartet, in der ein Laserstrahl ausgegeben werden kann. Die CNC 3 weist eine Verarbeitungswiederaufnahmeeinheit 31 auf, die die Verarbeitung am Beginn der Entladung ausführt, und eine Gasdruckverringerungs-Verarbeitungseinheit 32.
Die CNC 3 ist so aufgebaut, dass sie ein Verarbeitungssystem enthält, das eine CPU, ein ROM, ein RAM und weitere Peripherieschaltungen enthält. Die CNC 3 empfängt als Eingaben die Signale von den Stromerfassungsabschnitten 271 und 272 und den Spannungserfassungsabschnitten 281 und 282. Die CNC 3 verwendet diese Eingabesignale als Ausgangspunkt zum Ausführen einer vorbestimmten Verarbeitung zu Beginn der Entladung. Sie gibt Steuersignale an den Ausgabesollwertabschnitt 41 aus, und sie gibt Steuersignale an das Steuerventil 181 aus, das einen Teil des Lasergas-Druckregelsystems 18 bildet.
5 zeigt ein Flussdiagramm eines Beispiels für die Verarbeitung, die die Verarbeitungswiederaufnahmeeinheit 31 vornimmt (Verarbeitungswiederaufnahme). 6 zeigt Kennlinien eines Beispiels der Abläufe bei der Verarbeitungswiederaufnahme. Die Verarbeitung im Flussdiagramm in 5 beginnt, wenn ein Befehl zum Starten der Entladung in die CNC 3 eingegeben wird. Im Weiteren, siehe 6, wird die Verarbeitungswiederaufnahme in 5 beschrieben. In 6 ist fs die Kurve des Stromabgabe-Sollwerts S (Sa, Sb) vom Ausgabesollwertabschnitt 41, fv ist die Kurve der Entladungsröhrenspannung V, die mit den Spannungserfassungsabschnitten 281 und 282 erfasst wird, und fa ist die Kurve des Gleichstroms A, der mit den Stromerfassungsabschnitten 271 und 272 erfasst wird.
Im Schritt S1 wird zuerst ein Steuersignal an den Ausgabesollwertabschnitt 41 ausgegeben, und der Stromabgabe-Sollwert S (Bias-Befehl Cb) wird über eine vorbestimmte Zeitspanne (Zeitpunkt t0 bis Zeitpunkt t1) bis zu einem vorbestimmten Wert S0 erhöht. Nach dem Anstieg des Stromabgabe-Sollwerts S auf den vorbestimmten Wert S0 (Zeitpunkt t0 bis Zeitpunkt t1) wird beispielsweise, siehe 6, der Stromabgabe-Sollwert S allmählich durch Zuwächse von vorbestimmter Höhe in einer vorbestimmten Zeitspanne erhöht. D. h., der Stromabgabe-Sollwert S wird stufenförmig erhöht. Gemeinsam mit dem Anstieg des Stromabgabe-Sollwerts S steigen auch die Entladungsröhrenspannung V und der Gleichstrom A stufenförmig.
Im Schritt S2 werden Signale von den Spannungserfassungsabschnitten 281 und 282 gelesen. Die Größe der Veränderung der Entladungsröhrenspannung V wird als Grundlage verwendet, um den Beginn der Entladung zu erkennen. 7 zeigt eine Ansicht des Zusammenhangs zwischen dem Stromabgabe-Sollwert S und der Entladungsröhren-Spannung V. Wird im Schritt S1 der Stromabgabe-Sollwert S schrittweise um vorbestimmte Zuwächse erhöht, siehe 7, so ist das Veränderungsverhältnis dV/ds der Entladungsröhrenspannung V vor dem Beginn der Entladung bezogen auf den Stromabgabe-Sollwert S (Steigung der Kennlinie) größer als das Veränderungsverhältnis dV/ds der Entladungsröhrenspannung V nach dem Beginn der Entladung bezogen auf den Stromabgabe-Sollwert S. Unter Berücksichtigung dieser Eigenschaft wird das Veränderungsverhältnis dVa/ds der Entladungsröhrenspannung V bezogen auf den Stromabgabe-Sollwert S im Normalbetrieb (beispielsweise beim Verlassen der Fabrik oder beim derzeitigen Normalbetrieb) (Veränderungsverhältnis nach Beginn der Entladung) vorab im Speicher (Ablage) der CNC 3 als Referenzwert hinterlegt. Im Schritt S2 werden das Veränderungsverhältnis dV/ds der Entladungsröhrenspannung V und der Referenzwert dVa/ds verglichen. Liegt die Differenz α der beiden Größen innerhalb eines vorbestimmten Grenzwerts α1, so wird festgestellt, dass die Entladung begonnen hat (Zeitpunkt t3 in 6).
Erhält man im Schritt S2 ein NEIN, so geht die Routine zum Schritt S3 über. Erhält man ein JA, so geht die Routine zum Schritt S5 über. Im Schritt S5 wird geprüft, ob der Entladungsbeginn exakt für die Anzahl der Entladungsröhren 11 bis 14 festgestellt worden ist (4 Mal), d. h., ob alle Entladungsröhren 11 bis 14 mit der Entladung begonnen haben. Lautet die Antwort im Schritt S5 NEIN, so kehrt die Routine zum Schritt S1 zurück. Lautet die Antwort JA, so ist die Verarbeitung in 5 beendet, und der Laserbetriebszustand wird in einen Status überführt, in dem ein Laserstrahl ausgegeben werden kann. Zu diesem Zeitpunkt nimmt der Ausgabebefehl Co den Wert 0 an (Laserabgabe 0 Watt), der Bias-Befehl Cb nimmt einen vorbestimmten Wert für die Basisentladung an, und der Stromabgabe-Sollwert S nimmt den Wert des Bias-Befehls Cb plus der Versatzbefehle (Cs1 und Cs2) der jeweiligen Stromversorgungen an.
Im Schritt S3 werden die Signale der Stromerfassungsabschnitte 271 und 272 gelesen, und es wird festgestellt, ob der erfasste Gleichstrom ”A” einen vorbestimmten Grenzwert A2 erreicht hat oder überschreitet. Diese Verarbeitung soll verhindern, dass der Gleichstrom ”A” zu groß wird und dass ein Alarmhalt ausgelöst wird. Der vorbestimmte Wert A2 ist kleiner eingestellt als ein Grenzwert A1 für einen Alarmhalt, der in der Überstrom-Schutzschaltung der Laserstromversorgung eingestellt ist. A1 und A2 können auch auf den gleichen Grenzwert gesetzt werden. In diesem Fall reicht es aus, wenn die Stromerfassungsgeschwindigkeit in der CNC 3 höher ist als die Stromerfassungsgeschwindigkeit in der Überstrom-Schutzschaltung. Lautet die Antwort im Schritt S3 JA, so geht die Routine zum Schritt S4 über. Erhält man ein NEIN, so kehrt die Routine zum Schritt S1 zurück.
Im Schritt S4 wird der Biasausgabe-Befehlswert Cb um einen vorbestimmten Wert verringert, damit der Stromabgabe-Sollwert S geringer wird. Der Stromabgabe-Sollwert S wird beispielsweise um eine vorbestimmte Größe gesenkt, die größer ist als der Zuwachs bei den Schritten mit denen die schrittweise Erhöhung erfolgt. Wahlweise, siehe 6, wird der Stromabgabe-Sollwert S auf den Anfangswert S0 gesenkt (Zeitpunkt t2). Nun kehrt die Routine zum Schritt S1 zurück, und eine vergleichbare Verarbeitung wird wiederholt. Dadurch wird der Stromabgabe-Sollwert S wieder allmählich erhöht, und der Beginn der Entladung wird erneut geprüft. Weil die Entladungsröhrenspannung V ein Mal gesenkt und dann erneut erhöht wird (Vorgang nach dem Zeitpunkt t2), heißt dieser Vorgang ”Verarbeitungswiederaufnahme”.
Die Verarbeitungswiederaufnahme erfolgt vom Zeitpunkt t1 bis zum Zeitpunkt t2 nachdem die Entladungsröhren 11 bis 14 mit Spannung versorgt werden. Führt man die Verarbeitungswiederaufnahme aus, so wird die Zeitspanne länger, in der die Entladungsröhren 11 bis 14 mit Spannung versorgt werden. Die Entladung setzt leichter ein als bei der vorhergehenden Verarbeitung, wenn der Stromabgabe-Sollwert S erhöht wird. Daher, siehe 6, beginnt nach dem Zeitpunkt t2 in gleicher Weise wie vorher (Zeitpunkt t1 bis Zeitpunkt t2) die Entladung (Zeitpunkt t3) auch wenn die Entladungsröhrenspannung V erhöht wird. Hierdurch kann, wenn beispielsweise der Gaslaseroszillator 100 einige Wochen nicht betrieben wird und er anschließend in Gang gesetzt wird, die Entladung leicht begonnen werden, und zwar auch dann, wenn eine Veränderung der Zusammensetzung des Lasergases den Startvorgang erschwert. Die beschriebene Verarbeitungswiederaufnahme wird mit einer vorbestimmten Häufigkeit ausgeführt, bis die Entladung beginnt.
8 zeigt eine Ansicht eines Beispiels der Betriebseigenschaften bis die Entladung in mehreren Entladungsröhren beginnt (beispielsweise den Entladungsröhren 11 bis 13, die an die gleiche Laserstromversorgung 231 angeschlossen sind). In der Abbildung ist fs die Kurve des Stromabgabe-Sollwerts Sa vom Ausgabesollwertabschnitt 41, und fv ist die Kurve der Entladungsröhrenspannung V, die mit dem Spannungserfassungsabschnitt 281 erfasst wird. Zum Zeitpunkt t4 in 8 liegt die Differenz α zwischen dem Veränderungsverhältnis dV/ds der Entladungsröhrenspannung V einer der Entladungsröhren (beispielsweise der Entladungsröhre 11) und dem Referenzwert dVa/ds innerhalb des Grenzwerts α1, und es wird festgestellt, dass die Entladung in der Entladungsröhre 11 begonnen hat. Für eine andere Entladungsröhre (beispielsweise die Entladungsröhre 13) ist jedoch noch nicht festgestellt, dass die Entladung begonnen hat. Daher lautet die Beurteilung im Schritt S5 NEIN, und der Stromabgabe-Sollwert Sa wird allmählich erhöht. Dabei wird das Veränderungsverhältnis dV/ds der Entladungsröhrenspannung V zum Zeitpunkt t4 ein Mal kleiner und kehrt dann in den ursprünglichen hohen Status zurück, damit die Entladung in der zweiten Entladungsröhre 13 angestoßen wird. Hat danach ab dem Zeitpunkt t5 die Entladung in der zweiten Entladungsröhre 13 begonnen, so wird das Veränderungsverhältnis dV/ds der Entladungsröhrenspannung V wieder kleiner.
Führt man die Verarbeitungswiederaufnahme mit einer vorbestimmten Häufigkeit aus, so sollte in der Regel eine Entladung in allen Entladungsröhren 11 bis 14 begonnen haben. Ist jedoch die Temperatur des Kühlwassers, das dem Kühlwasserumlaufsystem 17 zugeführt wird, extrem niedrig, oder ist das Lasergas durch die Atmosphäre kontaminiert, so kommt gelegentlich die Entladung auch dann nicht in Gang, wenn die Verarbeitungswiederaufnahme mit einer vorbestimmten Häufigkeit ausgeführt wird. In diesem Fall nimmt die Gasdruckverringerungs-Verarbeitungseinheit 32 in 4 eine Verarbeitung zum Senken des Gasdrucks vor.
Die Gasdruckverringerungs-Verarbeitungseinheit 32 gibt zuerst ein Steuersignal an das Steuerventil 181 des Lasergas-Druckregelsystems 18 aus, damit das Steuerventil 181 geöffnet und Lasergas aus dem Gaskanal 10 abgeführt wird. Hierdurch sinkt der Gasdruck in den Entladungsröhren 11 bis 14 auf einen vorbestimmten Gasdruck, der geringer ist als der Betriebsgasdruck, der für das Erhalten der gewünschten Laserabgabe erforderlich ist. Nun wird der Stromabgabe-Sollwert S auf den Wert 0 abgesenkt und anschließend wird der Stromabgabe-Sollwert S nach und nach über eine vorbestimmte Zeitspanne erhöht, und es wird Spannung an die Entladungsröhren 11 bis 14 angelegt. Der Lasergasdruck wird in diesem Fall auf einen Druck eingestellt, der einen sicheren Entladungsbeginn auch dann ermöglicht, wenn die Temperatur des Kühlwassers extrem niedrig ist oder wenn das Lasergas durch die Atmosphäre kontaminiert ist. Wird festgestellt, dass die Entladung in den Entladungsröhren 11 bis 14 begonnen hat, so wird das Steuerventil 181 geöffnet, damit Lasergas an den Gaskanal 10 geliefert wird und der Lasergasdruck auf den ursprünglichen Betriebsgasdruck zurückgeführt wird. Damit ist der Vorgang des Gasdruckabsenkens beendet.
Gemäß der ersten Ausführungsform kann man die folgenden Funktionen und Auswirkungen erzielen.

(1) Der Gaslaseroszillator 100 enthält Entladungsröhren 11 bis 14, durch die Lasergas zirkuliert, einen Ausgabesollwertabschnitt 41, der einen Stromabgabe-Sollwert ausgibt, eine Stromversorgung 2, die eine Entladungsröhrenspannung V, die dem Stromabgabe-Sollwert zugeordnet ist, an die Entladungsröhren 11 bis 14 liefert, damit die Entladung in den Entladungsröhren 11 bis 14 beginnt, Spannungserfassungsabschnitte 281 und 282, die die Entladungsröhrenspannung V erfassen, Stromerfassungsabschnitte 271 und 272, die den Gleichstrom der Stromversorgung 2 erfassen, eine CNC 3 (Verarbeitungswiederaufnahmeeinheit 31), die nach und nach den Stromabgabe-Sollwert S erhöht, den der Ausgabesollwertabschnitt 41 ausgibt, damit die Entladung in den Entladungsröhren 11 bis 14 angestoßen wird, und eine Verarbeitungswiederaufnahmeeinheit 31, die feststellt, ob die Entladung in den Entladungsröhren 11 bis 14 begonnen hat, und zwar anhand von erfassten Werten der Spannungserfassungsabschnitte 281 und 282 wenn der Stromabgabe-Sollwert S allmählich erhöht wird. Erreicht der erfasste Gleichstrom ”A” einen vorbestimmten Wert A2 oder mehr, bevor festgestellt wird, dass die Entladung begonnen hat, so senkt die Verarbeitungswiederaufnahmeeinheit 31 den Stromabgabe-Sollwert S ein Mal ab und erhöht anschließend den Stromabgabe-Sollwert S wieder allmählich (Schritt S4 bis Schritt S1). Hierdurch ist es, und zwar auch dann, wenn eine veränderte Zusammensetzung des Lasergases usw. den Entladungsbeginn erschwert, einfach möglich, die Entladung in den Entladungsröhren 11 bis 14 anzustoßen, ohne dass ein Überstrom in die Laserstromversorgung 23 fließt.
(2) Der Grenzwert A2 des Gleichstroms zum Ausführen der Verarbeitungswiederaufnahme ist auf einen kleineren Wert als der Grenzwert A1 des Gleichstroms bei einem Alarmhalt eingestellt. Hierdurch können zu Beginn der Entladung die Selbstschutzschaltungen 29 arbeiten, und es kann verhindert werden, dass der Gaslaseroszillator 100 durch einen Alarmhalt angehalten wird. Hält beispielsweise der Gaslaseroszillator 100 in der Nacht im unüberwachten Betrieb durch einen Alarmhalt an, so sinkt die Betriebsleistung ab, und es ist Zeit erforderlich, um das System wieder zurückzusetzen (Untersuchung der Ursache und Neustart). Wird ein Alarmhalt vermieden, so kann man ein Sinken der Betriebsleistung verhindern.
(3) Beginnt die Entladung auch dann nicht, wenn die Verarbeitungswiederaufnahme mehrmals durch die Verarbeitung in der Verarbeitungswiederaufnahmeeinheit 31 vorgenommen wird, so erfolgt ein Gasdruck-Verringerungsvorgang durch die Verarbeitung in der Gasdruckverringerungs-Verarbeitungseinheit 32. Hierdurch kann man einen Alarmhalt unabhängig von den Umständen vollständig vermeiden und die Entladung in den Entladungsröhren 11 bis 14 zuverlässig herbeiführen. Führt man einen Gasdruck-Verringerungsvorgang aus, so nimmt die Verbrauchsmenge des Lasergases zu, und es ist Zeit erforderlich, um den Lasergasdruck auf den Betriebsgasdruck zurückzuführen. In der Ausführungsform wird die Verarbeitungswiederaufnahme bevorzugt gegenüber dem Gasdruck-Verringerungsvorgang ausgeführt, damit die Häufigkeit der Gasdruck-Verringerungsvorgänge so klein wie möglich gehalten werden kann.
(4) Weist der Gaslaseroszillator 100 mehrere Entladungsröhren 11 bis 14 auf, so wird die Verarbeitung in der Verarbeitungswiederaufnahmeeinheit 31 dazu verwendet, den Stromabgabe-Sollwert S allmählich ansteigen zu lassen, bis festgestellt wird, dass die Entladungen in allen Entladungsröhren 11 bis 14 begonnen haben (Schritt S5 bis Schritt S1). Sind mehrere Entladungsröhren 11 bis 14 an die Laserstromversorgungen 231 und 232 angeschlossen, so bewirken Schwankungen in den Abmessungen der Entladungsröhren 11 bis 14, Schwankungen in den Strömungsraten des Lasergases, das zu den Entladungsröhren 11 bis 14 fließt usw., dass die Entladungsröhrenspannung, bei der die Entladung einsetzt, von Entladungsröhre zu Entladungsröhre unterschiedlich ist. Lässt man jedoch den Stromabgabe-Sollwert S wiederholt allmählich ansteigen, bis der Entladungsbeginn in allen Entladungsröhren 11 bis 14 erkannt wird, so kann man die Entladung in allen Entladungsröhren 11 bis 14 anstoßen. Setzt beispielsweise die Entladung in der einen Entladungsröhre 11 ein und in den anderen Entladungsröhren 12 bis 14 nicht, so kann man verhindern, dass die CNC 3 irrtümlich feststellt, dass der Laserbetriebsstatus ein Status ist, in dem eine Strahlabgabe möglich ist, und dass ein Überstrom zu den Laserstromversorgungen 23 fließt und eine Überspannung an die Entladungsröhren angelegt wird.

Zweite Ausführungsform
Anhand von 9 und 10 wird eine zweite Ausführungsform der Erfindung erklärt. Die zweite Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform durch die Verarbeitung, die die CNC 3 beim Beginn der Entladung vornimmt. Im Weiteren werden hauptsächlich die Unterschiede zur ersten Ausführungsform erklärt. 9 zeigt ein Blockdiagramm des wesentlichen Aufbaus der CNC 3 in dem Gaslaseroszillator 100 der zweiten Ausführungsform der Erfindung. Man beachte, dass gleiche Elemente wie in 5 mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Wie 9 zeigt besitzt die CNC 3 nicht nur die Verarbeitungswiederaufnahmeeinheit 31 und die Gasdruckverringerungs-Verarbeitungseinheit 32, sondern auch die Verarbeitungswiederholeinheit 33. In der Verarbeitungswiederholeinheit 33 wird ein Teil der Verarbeitung in der Verarbeitungswiederaufnahmeeinheit 31 verändert, nämlich die Verarbeitung für das Erkennen des Entladungsbeginns (Schritt S2 in 5). Wie in Schritt S2 in 5 wird das Veränderungsverhältnis dV/ds der Entladungsröhrenspannung V und das vorab gespeicherte Veränderungsverhältnis dV/ds der Entladungsröhrenspannung V im Normalbetrieb (Referenzwert dVa/ds) verglichen. Liegt die Differenz α der beiden Größen innerhalb eines vorbestimmten Grenzwerts α1, so wird festgestellt, dass ein Entladungsstartzustand besteht. Wird zudem festgestellt, dass der Entladungsstartzustand bereits in einer vorbestimmten Anzahl Fälle bestanden hat (vorbestimmte Anzahl N), so wird geschlossen, dass die Entladung begonnen hat.
10 zeigt eine Ansicht eines Beispiels der Betriebseigenschaften zum Erklären der Verarbeitung, die die Verarbeitungswiederholeinheit 33 (Verarbeitungswiederholung) vornimmt. In der Abbildung ist fs die Kurve des Stromabgabe-Sollwerts S, und fv ist die Kurve der Entladungsröhrenspannung V. Nimmt zum Zeitpunkt t6, siehe 10, die Entladungsröhrenspannung V durch Rauschen oder ähnliches einen irregulären Wert an, so wird das Veränderungsverhältnis dV/ds der Entladungsröhrenspannung V kleiner. Es kann sein, dass die Entladungsstartbedingung erfüllt ist und dass der Entladungsbeginn fälschlicherweise festgestellt wird. Bevor jedoch in diesem Fall die Entladungsstartbedingung mit einer vorbestimmten Häufigkeit N hergestellt wird, wird das Veränderungsverhältnis dV/ds der Entladungsröhrenspannung V sofort größer, und die CNC 3 erkennt dies nicht als Entladungsbeginn. Eine Falschbeurteilung des Entladungsbeginns durch Rauschen oder andere Unregelmäßigkeiten kann verhindert werden. Danach wird zum Zeitpunkt t7, wenn die Entladung tatsächlich begonnen hat, das Veränderungsverhältnis dV/ds der Entladungsröhrenspannung V stabil (ab t7 gerade) kleiner, und die Entladungsstartbedingung wird mit einer vorbestimmten Häufigkeit N herbeigeführt. Wird zum Zeitpunkt t8 festgestellt, dass die Entladungsstartbedingung mit einer vorbestimmten Häufigkeit N herbeigeführt worden ist, so wird geschlossen, dass die Entladung begonnen hat, und der Betrieb geht in einen Laserbetriebszustand über, in dem eine Laserabgabe möglich ist.
Liegt in der zweiten Ausführungsform die Differenz α zwischen dem Veränderungsverhältnis dV/ds der Entladungsröhrenspannung V, die von den Spannungserfassungsabschnitten 281 und 282 erfasst wird, und dem vorab gespeicherten Veränderungsverhältnis dV/ds der Entladungsröhrenspannung V im Normalbetrieb innerhalb eines vorbestimmten Werts α1, so wird festgestellt, dass die Entladungsstartbedingung herbeigeführt ist. Wurde die Entladungsstartbedingung mit einer vorbestimmten Häufigkeit N herbeigeführt, so wird festgestellt, dass die Entladung begonnen hat. Wird das Veränderungsverhältnis der Entladungsröhrenspannung V durch Rauschen oder ähnliches kurzfristig kleiner, so kann eine Fehleinschätzung des Entladungsbeginns durch die CNC 3 vermieden werden, und der Entladungsbeginn kann exakt beurteilt werden.
Abwandlungen
Im Gaslaseroszillator 100 der Erfindung wird die Grundentladung vorab eingestellt. Die ”Einstellung der Grundentladung” ist eine Einstellung des Versatzbefehls Cs (3), damit in dem Status, in dem die Laserabgabe 0 Watt annimmt und ein vorbestimmter Bias-Befehl Cb für den Laserbetriebszustand ausgegeben wird, die Entladung in sämtlichen Entladungsröhren 11 bis 14 gelöscht wird und nur die Hilfselektroden 11b bis 14b entladen. Dieser Versatzbefehl Cs kann im Speicherabschnitt 46 hinterlegt werden. Zu Beginn der Entladung kann der Versatzbefehl Cs ausgegeben und vorab dem Bias-Befehl Cb zuaddiert werden. Hierdurch ist es unabhängig von Lastschwankungen der Laserstromversorgungen 231 und 232 möglich, dass die Entladung in den Entladungsröhren 11 bis 14 zur selben Zeit beginnen. Dies wird im Folgenden anhand von 11 und 12 erklärt. Im Weiteren sei zur Vereinfachung der Erläuterung davon ausgegangen, dass die Entladung der Entladungsröhren 12 und 14 auf Seite der Laserstromversorgung 232 schwerer zu starten ist als die Entladung der Entladungsröhren 11 und 13 auf Seite der Laserstromversorgung 231 und dass zum Zeitpunkt des Entladungsbeginns ein Versatzbefehl Cs2 auf Seite der Laserstromversorgung 232 ausgegeben wird.
11 zeigt eine Ansicht eines Beispiels der Betriebseigenschaften bevor der Versatzbefehl Cs2 ausgegeben wird. 12 zeigt eine Ansicht eines Beispiels der Betriebseigenschaften nachdem der Versatzbefehl Cs2 ausgegeben wurde. In der Abbildung ist fs1 die Kurve des Stromabgabe-Sollwerts Sa, der aus dem Bias-Befehl Cb besteht, fs2 ist die Kurve des Stromabgabe-Sollwerts Sb, der aus dem Bias-Befehl Cb plus dem Versatzbefehl Cs2 besteht, fv1 ist die Kurve der Entladungsröhrenspannung V, die an die Entladungsröhre angelegt ist, die mit der Laserstromversorgung 231 verbunden ist (beispielsweise an die Entladungsröhre 11), und fv2 ist die Kurve der Entladungsröhrenspannung V, die an die Entladungsröhre angelegt ist, die mit der Laserstromversorgung 232 verbunden ist (beispielsweise an die Entladungsröhre 12).
Die Entladungsröhre 11 auf Seite der Laserstromversorgung 231 beginnt zum Zeitpunkt t9 mit der Entladung, siehe 11. Im Gegensatz dazu hat die Entladungsröhre 12 auf Seite der Laserstromversorgung 232 Schwierigkeiten beim Start der Entladung, und die Entladung beginnt zum Zeitpunkt t10, der gegen den Zeitpunkt t9 verzögert ist. Wird wie beschrieben nur der gleiche Bias-Befehl Cb an die Laserstromversorgungen 231 und 232 ausgegeben, so treten Abweichungen bei den Zeitpunkten des Entladungsbeginns auf. Addiert man dagegen den Versatzbefehl Cs2 zum Bias-Befehl Cb auf der Seite der Laserstromversorgung 232, d. h. dort, wo die Entladung schwierig auszulösen ist, und gibt das Ergebnis aus, so liegt, siehe 12, der Zeitpunkt des Entladungsbeginns der Entladungsröhre 12 früher, und man kann die Entladung in der Entladungsröhre 12 zum Zeitpunkt t9 beginnen lassen bzw. zum gleichen Zeitpunkt wie in der Entladungsröhre 11.
In den vorstehenden Ausführungsformen sind mehrere Stromversorgungen 21 und 22 und mehrere Entladungsröhren 11 bis 14 bereitgestellt. Der Stromabgabe-Sollwert S wird allmählich erhöht, bis festgestellt wird, dass die Entladung in allen Entladungsröhren 11 bis 14 begonnen hat. Die Anzahl der Stromversorgungen und Entladungsröhren ist jedoch nicht auf die genannten Zahlen eingeschränkt. Es kann beispielsweise eine einzige Stromversorgung oder eine einzige Stromversorgung und eine einzige Entladungsröhre vorhanden sein. Ein Befehl von der CNC 3, die als Sollspannungs-Steuerabschnitt dient, wird dazu verwendet, den Stromabgabe-Sollwert S schrittweise zu erhöhen, den der Ausgabesollwertabschnitt 41 abgibt. So lange jedoch der Stromabgabe-Sollwert S nach und nach erhöht wird, um die Entladung in den Entladungsröhren 11 bis 14 herbeizuführen, ist das Muster zum Erhöhen des Stromabgabe-Sollwerts S nicht auf den beschriebenen Fall beschränkt. Der Stromabgabe-Sollwert S ist mit der Entladungsröhrenspannung V korreliert (7). Die Ausgabe des Stromabgabe-Sollwerts S umfasst manchmal die Art der Erhöhung der Abgabe aus der Stromversorgung 2.
Im Speicher (Speicherabschnitt) der CNC 3 ist das Veränderungsverhältnis dV/ds der Entladungsröhrenspannung V bezogen auf den Stromabgabe-Sollwert S (Referenzwert dVa/ds) gespeichert, wenn die Entladung in den Entladungsröhren 11 bis 14 normal erfolgt. Die CNC 3 erkennt den Entladungsbeginn daran, dass die Differenz α zwischen dem Veränderungsverhältnis dV/ds der Entladungsröhrenspannung V, die von den Spannungserfassungsabschnitten 281 und 282 erfasst wird, bezogen auf den Stromabgabe-Sollwert S, und das Veränderungsverhältnis dV/ds der Entladungsröhrenspannung V, die im Speicherabschnitt hinterlegt ist, innerhalb eines vorbestimmten Werts α1 liegt. So lange man die Erfassungswerte der Spannungserfassungsabschnitte 281 und 282 als Grundlage zum Beurteilen des Entladungsbeginns verwendet, kann die CNC 3 (Verarbeitungswiederaufnahmeeinheit 31) als Entladungsbeginn-Beurteilungsabschnitt in beliebiger Weise konfiguriert sein. In der beschriebenen zweiten Ausführungsform stellt die Verarbeitungswiederholeinheit 33 als Entladungsbeginn-Beurteilungsabschnitt fest, dass die Entladung begonnen hat, wenn die Entladungsstartbedingung mit einer vorbestimmten Häufigkeit N hergestellt worden ist. Man kann jedoch auch die Anzahl der Entladungsröhren 11 bis 14 als die vorbestimmte Häufigkeit N festlegen und die Verarbeitungswiederholung für die Anzahl Entladungsröhren 11 bis 14 vornehmen. Hierdurch wird die Verarbeitung im Schritt S5 in 5 überflüssig.
So lange man, wenn beim allmählichen Erhöhen des Stromabgabe-Sollwerts S der von den Stromerfassungsabschnitten 271 und 272 erfasste Gleichstrom ”A” (Ausgabestrom) einen vorbestimmten Wert A2 oder mehr annimmt, den Stromabgabe-Sollwert S ein Mal verringert und anschließend den Stromabgabe-Sollwert S nach und nach wieder erhöht, ist die Verarbeitungswiederaufnahmeeinheit 31 nicht auf die erklärte Konfiguration eingeschränkt. Die Selbstschutzschaltung 29 als Überstrom-Begrenzungsabschnitt dient dazu, den Betrieb des Gaslaseroszillators 100 zu unterbrechen, wenn der von den Stromerfassungsabschnitten 271 und 272 erfasste Gleichstrom ”A” einen vorbestimmten Grenzwert A1 erreicht, (zweiter Grenzwert), der größer ist als der vorbestimmte Wert A2 (erster Grenzwert). So lange die Abgabe der Stromversorgung unterbrochen wird und die Entladungsröhrenspannung V gesenkt wird, kann der Überstrom-Begrenzungsabschnitt beliebig ausgelegt werden. A1 und A2 können auch auf den gleichen Wert gesetzt werden, und die Stromerfassungsgeschwindigkeit in der CNC 3 kann schneller ausgelegt werden als die Stromerfassungsgeschwindigkeit in der Überstrom-Schutzschaltung.
In den obigen Ausführungsformen kann man eine oder mehrere Abwandlungen frei kombinieren.
Gemäß der Erfindung wird beim allmählichen Vergrößern des Stromabgabe-Sollwerts, wenn der erfasste Wert des Abgabestroms einen vorbestimmten Grenzwert erreicht oder überschreitet, der Stromabgabe-Sollwert ein Mal gesenkt. Anschließend wird der Stromabgabe-Sollwert wieder nach und nach erhöht. Hierdurch kann man auch dann, wenn die Entladung schwierig herbeizuführen ist, verhindern, dass ein Überstrom in die Laserstromversorgung fließt, und man kann die Entladung leicht dadurch in Gang setzen, dass die Zeitspanne der Spannungszufuhr an die Entladungsröhre länger wird.
Die Erfindung wurde mit Hilfe der bevorzugten Ausführungsformen erklärt. Fachleuten ist klar, dass verschiedene Änderungen und Abwandlungen möglich sind, ohne den Bereich der Erfindung zu verlassen, der in den Ansprüchen offenbart ist.

Claims

Gaslaseroszillator, umfassend: eine Entladungsröhre (11, 12, 13, 14), durch die Lasergas zirkuliert; einen Abgabesollwert-Abschnitt (41), der einen Stromabgabesollwert ausgibt; einen Spannungserfassungs-Abschnitt (281; 282), der eine Spannung der Entladungsröhre (11, 12, 13, 14) vor Beginn der Entladung erfasst; einen Stromversorgungs-Abschnitt (2), der eine Entladungsröhrenspannung, die vor Beginn der Entladung ein erstes Veränderungsverhältnis des erfassten Werts des Spannungserfassungs-Abschnitts (281, 282) und nach Beginn der Entladung ein zweites Veränderungsverhält des erfassten Werts des Spannungserfassungs-Abschnitts (281, 282) bezogen auf den Stromabgabesollwert aufweist, an die Entladungsröhre (11, 12, 13, 14) liefert, damit die Entladung in der Entladungsröhre (11, 12, 13, 14) beginnt; einen Stromerfassungs-Abschnitt (271, 272), der den Abgabestrom des Stromversorgungs-Abschnitts vor Beginn der Entladung erfasst; einen Sollspannungs-Steuerabschnitt (31), der vor Beginn der Entladung den Stromabgabesollwert (S) allmählich erhöht, den der Abgabesollwert-Abschnitt ausgibt, damit die Entladung in der Entladungsröhre (11, 12, 13, 14) beginnt; und einen Entladungsbeginn-Beurteilungsabschnitt (31, 33), der abhängig von dem Veränderungsverhältnis des erfassten Werts des Spannungserfassungs-Abschnitts feststellt, ob während der allmählichen Erhöhung des Stromabgabesollwerts die Entladung in der Entladungsröhre (11, 12, 13, 14) begonnen hat, wobei der Sollspannungs-Steuerabschnitt den Stromabgabesollwert auf ein Mal vermindert und danach den Stromabgabesollwert wieder allmählich erhöht ohne den Gasdruck zu senken, wenn der vom Stromerfassungs-Abschnitt (271, 272) erfasste Abgabestrom während der allmählichen Erhöhung des Stromabgabesollwerts vor Beginn der Entladung größergleich einem vorbestimmten Grenzwert (A2) wird.
Gaslaseroszillator nach Anspruch 1, wobei: der Grenzwert ein erster Grenzwert (A2) ist; und der Gaslaseroszillator zudem einen Überstrom-Begrenzungsabschnitt (29) umfasst, der die Zufuhr der Entladungsröhrenspannung durch den Stromversorgungs-Abschnitt unterbricht, wenn der vom Stromerfassungs-Abschnitt erfasste Abgabestrom einen zweiten Grenzwert (A1) erreicht, der größer ist als der erste Grenzwert.
Gaslaseroszillator nach Anspruch 1 oder 2, ferner umfassend einen Speicherabschnitt (3), in dem das Veränderungsverhältnis der Entladungsröhrenspannung bezogen auf den Stromabgabe-Sollwert bei einer normalen Entladung in der Entladungsröhre vorab hinterlegt ist, wobei der Entladungsbeginn-Beurteilungsabschnitt, feststellt, dass eine Entladungsstartbedingung erfüllt ist, wenn eine Differenz (α) zwischen dem Veränderungsverhältnis der Entladungsröhrenspannung, die von dem Spannungserfassungsabschnitt erfasst wird, bezogen auf den Stromabgabe-Sollwert, und dem Veränderungsverhältnis der Entladungsröhrenspannung, bezogen auf den Stromabgabe-Sollwert, das im Speicherabschnitt hinterlegt ist, innerhalb eines vorbestimmten Werts (α1) liegt, und feststellt, dass die Entladung begonnen hat, wenn diese Entladungsstartbedingung in einer vorbestimmten Anzahl von Fällen (N) oder häufiger erfüllt ist.
Gaslaseroszillator nach irgendeinem der Ansprüche 1 bis 3, wobei: mehrere Entladungsröhren bereitgestellt sind, und der Sollspannungs-Steuerabschnitt den Stromabgabe-Sollwert nach und nach erhöht, bis der Entladungsbeginn-Beurteilungsabschnitt feststellt, dass die Entladung begonnen hat, und zwar mit einer Häufigkeit, die der Anzahl der Entladungsröhren entspricht.