DE112018007446T5

DE112018007446T5 - Laservorrichtung, Laserbearbeitungsgerät und Verfahren zum Steuern der Ausgabe der Laservorrichtung

Info

Publication number: DE112018007446T5
Application number: DE112018007446.3T
Authority: DE
Inventors: Tomohiro Kyoto; Taira Ogita; Takeshi Morimoto; Hideyasu Machii; Hiroaki Kurokawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-05-07
Filing date: 2018-05-07
Publication date: 2021-01-07
Anticipated expiration: 2038-05-08
Also published as: JP6513306B1; CN112136254A; JPWO2019215798A1; CN112136254B; DE112018007446B4; WO2019215798A1; US20200388980A1; US10965089B2

Abstract

Eine Laservorrichtung (100A), die eine Mehrzahl von Lasermodulen aufweist, umfasst eine Mehrzahl von Betriebsleistungseinheiten, die die Lasermodule betreiben, eine Mehrzahl von Ausgabedetektionseinheiten, die Laserausgaben von den Lasermodulen detektieren und detektierte Werte als erste Ausgabesignale ausgeben, eine Detektionseinheit für gekoppelte Ausgabe (55), die eine Gesamtlaserausgabe nach dem Koppeln einer Mehrzahl der Laserausgaben detektiert und einen detektierten Wert als ein zweites Ausgabesignal ausgibt, eine Berechnungseinheit (1A), die eine Mehrzahl von Ausgabekorrekturfaktoren einstellen, um die Lasermodule unter Verwendung der Mehrzahl von ersten Ausgabesignalen und dem zweiten Ausgabesignal entsprechend zu steuern, und eine Steuereinheit (2A), die die Mehrzahl von Betriebsleistungseinheiten unter Verwendung der Mehrzahl von Ausgabekorrekturfaktoren steuert. Die Mehrzahl von Ausgabekorrekturfaktoren werden jeweils eingestellt, um es zu ermöglichen, dass die Gesamtlaserausgabe auf einem konstanten Wert gehalten wird.

Description

Bereich
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Laservorrichtung, die eine Ausgabe eines Laserstrahl steuert, ein Laserbearbeitungsgerät und ein Verfahren zum Steuern einer Ausgabe einer Laservorrichtung.
Hintergrund
Einige Laservorrichtungen, die einen Laserstrahl ausgeben, koppeln Laserstrahlen, die von mehreren Lasermodulen ausgegeben werden, und geben den entstehenden Laserstrahl aus. Die in Patentliteratur 1 beschriebene Laservorrichtung umfasst eine optische Koppeleinheit, die die von mehreren Lasermodulen ausgegebenen Laserstrahlen koppelt, erste Lichtdetektionseinheiten, die jeweils einen Laserausgabewert bei einem zugeordneten Lasermodul der Lasermodule detektieren, und eine zweite Lichtdetektionseinheit, die einen Laserausgabewert bei der optischen Koppeleinheit detektiert. Die in Patentliteratur 1 beschriebene Laservorrichtung bestimmt, ob in der Laservorrichtung ein Fehler oder eine Verschlechterung vorliegt, und zwar basierend auf Detektionsergebnissen der ersten Lichtdetektionseinheiten und der zweiten Lichtdetektionseinheit.
Zitierungsliste
Patentliteratur
Patentliteratur 1: Offengelegte japanische Patentanmeldung Nr. 2017-092206
Überblick
Technisches Problem
Die Laservorrichtung der oben aufgelisteten Patentliteratur 1 ist nicht in der Lage, die einzelnen Lasermodule unabhängig zu steuern und stellt deshalb bei einer Abnahme der gekoppelten Laserausgabe diese, d. h. die Ausgabe der Laservorrichtung, wieder her, indem die Ausgabe jeder der mehreren Lasermodule um ein festgelegtes Maß erhöht wird, um die ausgegebene Laserausgabe auf den vorangehenden Ausgabewert wiederherzustellen. Dies erhöht die Ausgabe eines verschlechterten Lasermoduls ebenso um das festgelegte Maß, wodurch ein Problem einer weiteren Verschlechterung des verschlechterten Lasermoduls entsteht.
Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf das Obige getätigt, und es ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Laservorrichtung bereitzustellen, die in der Lage ist, eine weitere Verschlechterung eines verschlechterten Lasermoduls zu reduzieren, während der Laserausgabewert nach dem Koppeln der Laserstrahlen innerhalb eines akzeptablen Bereichs gehalten wird.
Lösung des Problems
Um das Problem zu lösen und das vorangehend beschriebene Ziel zu erreichen, ist die vorliegende Erfindung auf eine Laservorrichtung gerichtet, die eine Mehrzahl von Lasermodulen, die eine Mehrzahl von Betriebsleistungseinheiten umfassen, die die Lasermodule betreiben, eine Mehrzahl von Laserausgabedetektionseinheiten, die die Laserausgaben der Lasermodule detektieren und die detektierten Werte als erste Ausgabesignale ausgeben, und eine Detektionseinheit für die gekoppelte Ausgabe umfasst, die eine gesamte Laserausgabe nach dem Koppeln der Laserausgabe detektiert und einen detektierten Wert als ein zweites Ausgabesignal ausgibt. Die Laservorrichtung umfasst auch eine Berechnungseinheit, die eine Mehrzahl von Ausgabekorrekturfaktoren zum entsprechenden Steuern der Lasermodule einstellt, und zwar unter Verwendung der Mehrzahl von ersten Ausgabesignalen und des zweiten Ausgabesignals, und eine Steuereinheit, die die Mehrzahl von Betriebsleistungseinheiten unter Verwendung der mehreren Ausgabekorrekturfaktoren steuert. Die mehreren Ausgabekorrekturfaktoren werden jeweils eingestellt, um es zu ermöglichen, dass die gesamte Laserausgabe auf einem konstanten Wert gehalten wird.
Vorteilhafte Wirkungen der Erfindung
Eine Laservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung stellt einen Vorteil bereit, indem sie in der Lage ist, eine weitere Verschlechterung eines verschlechterten Lasermoduls zu reduzieren, während der Laserausgabewert nach dem Koppeln der Laserstrahlen innerhalb eines akzeptablen Bereichs gehalten wird.
Figurenliste

1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Laservorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt.
2 ist ein Diagramm, das eine erste Beispielkonfiguration eines Laserbearbeitungsgeräts zeigt, das die Laservorrichtung gemäß der Ausführungsform umfasst.
3 ist ein Diagramm, das eine zweite Beispielkonfiguration eines Laserbearbeitungsgeräts zeigt, das die Laservorrichtung gemäß der Ausführungsform umfasst.
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Bearbeitungsprozedur der Laservorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Bearbeitungsprozedur der Berechnung von Ausgabekorrekturfaktoren zeigt, die durch die Laservorrichtung gemäß der Ausführungsform ausgeführt wird.
6 ist ein Diagramm, das Laserausgabewerte bei einem anfänglichen Zustand der Laservorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
7 ist ein Diagramm, das Laserausgabewerte in einem ersten Zustand der Laservorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
8 ist ein Diagramm, das Laserausgabewerte in einem zweiten Zustand der Laservorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
9 ist ein Diagramm, das Laserausgabewerte in einem dritten Zustand der Laservorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.
10 ist ein Diagramm, das Laserausgabewerte in einem vierten Zustand der Laservorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt.

Beschreibung der Ausführungsform
Eine Laservorrichtung, ein Laserbearbeitungsgerät und ein Verfahren zum Steuern einer Ausgabe einer Laservorrichtung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Detail beschrieben. Man beachte, dass diese Ausführungsform den Schutzbereich der Erfindung nicht beschränken soll.
Ausführungsform.
1 ist ein Diagramm, das eine Konfiguration einer Laservorrichtung gemäß einer Ausführungsform zeigt. Eine Laservorrichtung 100A umfasst ein erstes Lasermodul M1, ein zweites Lasermodul M2 und ein drittes Lasermodul M3. Die Laservorrichtung 100A umfasst auch eine erste Betriebsleistungsversorgung 41, eine zweite Betriebsleistungsversorgung 42 und eine dritte Betriebsleistungsversorgung 43 als mehrere Betriebsleistungsversorgungseinheiten. Die Laservorrichtung 100A umfasst ferner teilweise reflektierende Spiegel 61 bis 63, eine erste Ausgabedetektionseinheit 51, eine zweite Ausgabedetektionseinheit 52 und eine dritte Ausgabedetektionseinheit 53. Die Laservorrichtung 100A umfasst auch eine optische Koppeleinheit 15, eine Detektionseinheit für gekoppelte Ausgabe 55 und eine Steuervorrichtung 5A.
Das erste Lasermodul M1, die erste Betriebsleistungsversorgung 41 und die erste Ausgabedetektionseinheit 51 bilden zusammen eine Lasereinheit, die einen Laserstrahl ausgibt und detektiert. Das zweite Lasermodul M2, die zweite Betriebsleistungsversorgung 42 und die zweite Ausgabedetektionseinheit 52 bilden zusammen ebenfalls eine Lasereinheit, die einen Laserstrahl ausgibt und detektiert. Das dritte Lasermodul M3, die dritte Betriebsleistungsversorgung 43 und die dritte Ausgabedetektionseinheit 53 bilden zusammen ebenfalls eine Lasereinheit, die einen Laserstrahl ausgibt und detektiert. Es sei angemerkt, dass die die erste Ausgabedetektionseinheit 51 umfassende Lasereinheit den teilweise reflektierenden Spiegel 61 als eine ihrer Komponenten aufweisen kann; die Lasereinheit, die die zweite Laserausgabedetektionseinheit 52 umfasst, kann den teilweise reflektierenden Spiegel 62 als eine ihrer Komponenten umfassen; und die Lasereinheit, die die dritte Ausgabedetektionseinheit 53 umfasst, kann den teilweise reflektierenden Spiegel 63 als eine ihrer Komponenten umfassen. Die vorliegende Ausführungsform wird in Zusammenhang mit der Laservorrichtung 100A beschrieben, die drei Lasermodule, d. h. das erste Lasermodul M1, das zweite Lasermodul M2 und das dritte Lasermodul M3 umfasst, die Laservorrichtung 100A kann jedoch zwei oder vier oder mehr Lasermodule umfassen.
Das erste Lasermodul M1 ist ein Modul, das einen Laserstrahl W1 ausgibt und in einem Gehäuse einen voll reflektierenden Spiegel 11, einen teilweise reflektierenden Spiegel 21 und eine Anregungseinheit 31 umfasst. Das zweite Lasermodul M2 ist ein Modul, das einen Laserstrahl W2 ausgibt und in einem Gehäuse einen voll reflektierenden Spiegel 12, einen teilweise reflektierenden Spiegel 22 und eine Anregungseinheit 32 umfasst. Das dritte Lasermodul M3 ist ein Modul, das einen Laserstrahl W3 ausgibt und in einem Gehäuse einen voll reflektierenden Spiegel 13, einen teilweise reflektierenden Spiegel 23 und eine Anregungseinheit 33 umfasst.
Das erste Lasermodul M1, das zweite Lasermodul M2 und das dritte Lasermodul M3 haben einander ähnliche Funktionen. Das bedeutet, dass die voll reflektierenden Spiegel 12 und 13 jeweils eine ähnliche Funktion haben wie der voll reflektierende Spiegel 11. Die teilweise reflektierenden Spiegel 22 und 23 haben jeweils eine ähnliche Funktion wie der teilweise reflektierende Spiegel 21. Die Anregungseinheiten 32 und 33 haben jeweils ähnliche Funktionen wie die Anregungseinheit 31.
Die nachfolgende Beschreibung konzentriert sich auf eine Konfiguration des ersten Lasermoduls M1. Das erste Lasermodul M1 kann einen Laser von einem beliebigen Typ umfassen, einschließlich eines Gaslasers, eines Faserlasers oder eines Direktdiodenlasers. Die vorliegende Ausführungsform wird unter der Annahme beschrieben, dass das erste Lasermodul M1 ein Lasermodul ist, das einen Gaslaser verwendet. Das Gehäuse des ersten Lasermoduls M1 enthält Lasergas, das darin eingeschlossen ist, wie etwa Kohlendioxyd (CO2), Kohlenmonoxid (CO), Helium (He), Stickstoff (N₂) oder Wasserstoff (H₂), welche als das Lasermedium des Gaslasers dienen. In dem ersten Lasermodul M1 regt eine elektrische Entladung in der Anregungseinheit 31 das Lasergas an, und hierdurch erzeugtes Licht läuft zwischen dem voll reflektierenden Spiegel 11 und dem teilweise reflektierenden Spiegel 21 mehrmals hin und her, wodurch eine Resonanz hervorgerufen wird. Der teilweise reflektierende Spiegel 21 ermöglicht es einem Teil des auftreffenden Lichts durch diesen hindurchzutreten. Dass durch den teilweise reflektierenden Spiegel 21 hindurchgetretene Licht wird dann von dem ersten Lasermodul M1 als der Laserstrahl W1 ausgegeben.
Man beachte, dass in der nachfolgenden Beschreibung das erste Lasermodul M1, das zweite Lasermodul M2 oder das dritte Lasermodul M3 auch als Lasermodul Mx bezeichnet werden können. Zudem können das erste Lasermodul M1, das zweite Lasermodul M2 und das dritte Lasermodul M3 auch gemeinsam als Lasermodulgruppe bezeichnet werden. Zudem können die erste Betriebsleistungsversorgung 41, die zweite Betriebsleistungsversorgung 42 oder die dritte Betriebsleistungsversorgung 43 auch als Betriebsleistungsversorgung 40x bezeichnet werden. Ferner können die erste Betriebsleistungsversorgung 41, die zweite Betriebsleistungsversorgung 42 und die dritte Betriebsleistungsversorgung 43 auch gemeinsam als Betriebsleistungsversorgungsgruppe bezeichnet werden.
Ein Teil des Laserstrahls W1 des ersten Lasermoduls M1 wird durch den teilweise reflektierenden Spiegel 61 reflektiert und auf die erste Ausgabedetektionseinheit 51 gerichtet. Der Rest desselben tritt durch den teilweise reflektierenden Spiegel 61 hindurch und wird auf die optische Koppeleinheit 15 gerichtet. Der teilweise reflektierende Spiegel 61 lässt fast den gesamten Laserstrahl hindurchtreten, was dazu führt, dass der durch den teilweise reflektierenden Spiegel 61 reflektierte Teil des Laserstrahls eine wesentlich kleinere Leistung aufweist. Entsprechend wird die vorliegende Ausführungsform unter der Annahme beschrieben, dass der Laserstrahl des ersten Lasermoduls M1 und der auf die optische Koppeleinheit 15 gerichtete Laserstrahl die gleiche Leistung aufweisen. Der Laserstrahl des ersten Lasermoduls M1 und der Laserstrahl, der den teilweise reflektierenden Spiegel 61 durchsetzt hat, werden deshalb beide nachfolgend als Laserstrahl W1 bezeichnet. Ähnlich werden der Laserstrahl von dem zweiten Lasermodul M2 und der Laserstrahl, der den teilweise reflektierenden Spiegel 62 durchsetzt hat, beide als Laserstrahl W2 bezeichnet, und der Laserstrahl des dritten Lasermoduls M3 und der Laserstrahl, der den teilweise reflektierenden Spiegel 63 durchsetzt hat, werden beide als Laserstrahl W3 bezeichnet. In der nachfolgenden Beschreibung kann jeder der Laserstrahlen W1, W2 und W3 auch als Laserstrahl Wx bezeichnet werden. Zudem können die Laserstrahlen W1, W2 und W3 auch gemeinsam als Laserstrahlgruppe bezeichnet werden.
Die erste Ausgabedetektionseinheit 51, die zweite
Ausgabedetektionseinheit 52 und die dritte Ausgabedetektionseinheit 53 sind jeweils eine Laserausgabedetektionseinheit, wie etwa ein Sensor zum Detektieren eines Ausgabewerts des Laserstrahls Wx, der die Leistung des Laserstrahls Wx angibt. Die erste Ausgabedetektionseinheit 51 detektiert den Laserstrahl, der von dem teilweise reflektierenden Spiegel 61 her auftrifft, wandelt den detektierten Laserstrahl in ein Ausgabesignal P1 um, welches ein elektrisches Signal (Spannung) ist, und überträgt das Ausgabesignal P1 an die Steuervorrichtung 5A. Das Ausgabesignal P1 entspricht dem Ausgabewert des Laserstrahls W1, der von dem ersten Lasermodul M1 ausgegeben wird.
Die zweite Ausgabedetektionseinheit 52 detektiert den Laserstrahl, der von dem teilweise reflektierenden Spiegel 62 her auftrifft, wandelt den detektierten Laserstrahl in ein Ausgabesignal P2 um, welches ein elektrisches Signal ist, und überträgt das Ausgabesignal P2 an die Steuervorrichtung 5A. Das Ausgabesignal P2 entspricht dem Ausgabewert des Laserstrahls W2, der von dem zweiten Lasermodul M2 ausgegeben wird.
Die dritte Ausgabedetektionseinheit 53 detektiert den Laserstrahl, der von dem teilweise reflektierenden Spiegel 63 her auftrifft, wandelt den detektierten Laserstrahl in ein Ausgabesignal P3 um, welches ein elektrisches Signal ist, und überträgt das Ausgabesignal P3 an die Steuervorrichtung 5A. Das Ausgabesignal P3 entspricht dem Ausgabewert des Laserstrahls W3, der von dem dritten Lasermodul M3 ausgegeben wird. In der nachfolgenden Beschreibung können die erste Ausgabedetektionseinheit 51, die zweite Ausgabedetektionseinheit 52 und die dritte Ausgabedetektionseinheit 53 gemeinsam als Ausgabedetektionseinheitengruppe bezeichnet werden.
Der Laserstrahl W1, der den teilweise reflektierenden Spiegel 61 durchsetzt hat, der Laserstrahl 102, der den teilweise reflektierenden Spiegel 62 durchsetzt hat und der Laserstrahl W3, der den teilweise reflektierenden Spiegel 63 durchsetzt hat, werden auf die optische Koppeleinheit 15 gerichtet.
Die optische Koppeleinheit 15 koppelt die Laserstrahlen W1, W2 und W3 von der Lasermodulgruppe zusammen. In der nachfolgenden Beschreibung können die Laserstrahlen W1, W2 und W3 nach der Kopplung auch als gekoppelter Laserstrahl bezeichnet werden. Die optische Koppeleinheit 15 umfasst einen teilweise reflektierenden Spiegel 65. Ein Teil des gekoppelten Laserstrahls wird durch den teilweise reflektierenden Spiegel 65 reflektiert und auf die Detektionseinheit für gekoppelte Ausgabe 55 gerichtet. Der Rest davon durchsetzt den teilweise reflektierenden Spiegel 65 und ist die Ausgabe der Laservorrichtung 100A. Der teilweise reflektierende Spiegel 65 lässt nahezu den gesamten Laserstrahl hindurchtreten, was dazu führt, dass der durch den teilweise reflektierenden Spiegel 65 reflektierte Teil des Laserstrahls eine wesentlich kleinere Leistung aufweist. Entsprechend wird die vorliegende Ausführungsform unter der Annahme beschrieben, dass der auf den teilweise reflektierenden Spiegel 65 auftreffende Laserstrahl und der den teilweise reflektierenden Spiegel 65 durchsetzende Laserstrahl die gleiche Leistung aufweisen. Deshalb werden der auf den teilweise reflektierenden Spiegel 65 treffende Laserstrahl und der den teilweise reflektierenden Spiegel 65 durchsetzende Laserstrahl nachfolgend beide als gekoppelter Laserstrahl W10 bezeichnet.
Die Detektionseinheit für gekoppelte Ausgabe 55 ist ein Sensor zum Detektieren eines Ausgabewerts des gekoppelten Laserstrahls W10, der die Leistung des gekoppelten Laserstrahls W10 angibt. Die Detektionseinheit für gekoppelte Ausgabe 55 detektiert den von dem teilweise reflektierenden Spiegel 65 her auftreffenden Laserstrahl, wandelt den detektierten Laserstrahl in ein Ausgabesignal P10 um, welches ein elektrisches Signal ist, und überträgt das Ausgabesignal P10 an die Steuervorrichtung 5A. Das Ausgabesignal P10 entspricht einer Gesamtlaserausgabe, die nach dem Koppeln der Laserstrahlen W1, W2 und W3 durch die optische Koppeleinheit 15 ausgegeben wird, d. h. einem Ausgabewert des gekoppelten Laserstrahls W10. Die Ausgabesignale P1 bis P3 sind jeweils ein erstes Ausgabesignal, und das Ausgabesignal P10 ist ein zweites Ausgabesignal.
Die Steuervorrichtung 5A ist eine Vorrichtung, die die Lasermodulgruppe und die Betriebsleistungsversorgungsgruppe steuert. Die Steuervorrichtung 5A umfasst eine Recheneinheit 1A, eine Steuereinheit 2A und eine Speichereinheit 3A.
Die Speichereinheit 3A speichert, pro Lasermodul Mx, Entsprechungsbeziehungsinformation, welche eine Entsprechungsbeziehung zwischen der der Betriebsleistungsversorgungsgruppe zuzuführenden Leistung und dem Ausgabewert des Laserstrahls Wx repräsentiert. Die Speichereinheit 3A speichert die Entsprechungsbeziehungsinformation in einem anfänglichen Zustand der Laservorrichtung 100A sowie die Entsprechungsbeziehungsinformation zum Korrigieren der Ausgabewerte der Laserstrahlgruppe. Die Information der der Betriebsleistungsversorgungsgruppe zuzuführenden Leistung umfasst den momentanen Wert des Betriebsstroms und den Spannungswert der Betriebsspannung jeder der Lasermodule Mx (nachfolgend als jedes Lasermodul Mx bezeichnet).
Die Ausgabewerte der Laserstrahlen Wx, die in der Entsprechungsbeziehungsinformation enthalten sind, umfassen einen anfänglichen Wert, d. h. einen Ausgabewert in dem anfänglichen Zustand, und einen jüngsten Ausgabewert und dergleichen der Laservorrichtung 100A. Der anfängliche Wert eines Laserstrahl Wx ist der Ausgabewert des Laserstrahls Wx, der zu einem Zeitpunkt des Einstellens des anfänglichen Zustands der Laservorrichtung 100A ausgegeben wurde. Ein Beispiel für den Zeitpunkt des Einstellens des anfänglichen Zustands ist ein Zeitpunkt nach Ablauf einer Zeitdauer des möglichen Auftretens eines frühen Fehlers eines Lasermoduls Mx und vor Ablauf einer spezifischen Zeitdauer in einer erwarteten Lebensdauer des Lasermoduls Mx. Die erwartete Lebensdauer eines Lasermoduls Mx ist eine gesamte erwartete Betriebsdauer, d. h. die gesamte Dauer während der das Lasermodul Mx betreibbar ist. Ein Beispiel der spezifischen Zeitdauer in der erwarteten Lebensdauer des Lasermoduls Mx ist 1/100 der gesamten Betriebsdauer. Die Lebensdauer und die spezifische Zeitdauer entsprechen beide einer Zeitdauer in der das Lasermodul Mx in Betrieb ist, und schließen eine Zeit aus, in der es nicht in Betrieb ist.
Die Speichereinheit 3A speichert auch den Ausgabewert des gekoppelten Laserstrahls W10. Arten des Ausgabewerts des gekoppelten Laserstrahls W10, die in der Speichereinheit 3A gespeichert werden, umfassen einen anfänglichen Wert des Ausgabewerts, einen jüngsten Ausgabewert und dergleichen. Der anfängliche Wert des gekoppelten Laserstrahls W10 entspricht den anfänglichen Werten der Ausgabewerte der Laserstrahlen W1, W2 und W3. Die anfänglichen Werte der Laserstrahlen W1, W2 und W3 und des gekoppelten Laserstrahls W10 werden als Bezugswerte zur Verwendung bei einer Korrektur der Laserausgabewerte verwendet. Die Speichereinheit 3A speichert ferner einen oberen Grenzwert des Ausgabewerts eines Laserstrahls Wx; einen oberen Grenzwert eines Ausgabekorrekturfaktors zur Korrektur des Ausgabewerts eines Laserstrahls Wx; und einen Messfehlerbereich des Ausgabewerts eines Laserstrahls Wx. Der Ausgabekorrekturfaktor ist ein Korrekturfaktor für die Ausgabe eines Laserstrahls Wx. Die Entsprechungsbeziehungsinformation und der Ausgabewert des gekoppelten Laserstrahls W10 bilden Information, die den Vorrichtungszustand der Laservorrichtung 100A repräsentiert. Die Entsprechungsbeziehungsinformation für den anfänglichen Zustand der Laservorrichtung 100A und der anfängliche Wert des Ausgabewerts des gekoppelten Laserstrahls W10 dienen als Bezugsinformation für den Vorrichtungszustand der Laservorrichtung 100A.
Die Berechnungseinheit 1A stellt den Ausgabekorrekturfaktor zum Korrigieren des Ausgabewerts des Laserstrahls Wx ein. Wenn der Ausgabewert des Laserstrahls Wx um 10 % erhöht werden muss, stellt die Berechnungseinheit 1A den Ausgabekorrekturfaktor auf 10 % ein. Die Berechnungseinheit 1A der vorliegenden Ausführungsform stellt einen niedrigeren Ausgabekorrekturfaktor für ein stärker degradiertes Lasermodul Mx ein, und sie stellt einen höheren Ausgabekorrekturfaktor für ein weniger degradiertes Lasermodul Mx ein, während es den Ausgabewert des gekoppelten Laserstrahls W10 innerhalb eines akzeptablen Bereichs hält. Die Berechnungseinheit 1A stellt, in anderen Worten, die Ausgabekorrekturfaktoren der Lasermodulgruppe so ein, dass für ein stärker degradiertes Lasermodul Mx ein niedrigerer Ausgabekorrekturfaktor eingestellt wird und gleichzeitig der Ausgabewert des gekoppelten Laserstrahls W10 als Ganzes innerhalb eines spezifischen Bereichs gehalten wird. Die Berechnungseinheit 1A stellt die Ausgabekorrekturfaktoren beispielsweise so ein, dass der Ausgabewert des gekoppelten Laserstrahls W10 auf einem konstanten Wert gehalten wird. Der Begriff „konstanter Wert“, wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf einen im Allgemeinen konstanten Wert. Dies bedeutet, dass es genügt, dass der konstante Wert innerhalb eines Bereichs liegt, in dem der Wert als ein bestimmter Wert angenommen werden kann. Die Steuereinheit 2A berechnet die Werte der der Betriebsleistungsversorgungsgruppe zuzuführenden Leistung, welche die Ausgabekorrekturfaktoren repräsentieren, unter Verwendung der Beziehungsverhältnisinformation in der Speichereinheit 3A und/oder dergleichen. Die Steuereinheit 2A sendet die berechneten Werte der zuzuführenden Leistung an die Betriebsleistungsversorgungsgruppe.
Eine Konfiguration eines Laserbearbeitungsgeräts, das die Laservorrichtung 100A umfasst, wird nachfolgend beschrieben. 2 ist ein Diagramm, das eine erste Beispielkonfiguration eines Laserbearbeitungsgeräts zeigt, das die Laservorrichtung gemäß der Ausführungsform umfasst. In 2 ist die optische Koppeleinheit 15 nicht dargestellt. Ein Laserbearbeitungsgerät 200A umfasst die Laservorrichtung 100A, eine Übertragungsfaser 111, eine Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110, die eine Bearbeitungseinheit ist, und eine Bearbeitungsgerät-Steuervorrichtung 120A.
Die Laservorrichtung 100A ist mit der Übertragungsfaser 111 verbunden, die den gekoppelten Laserstrahl W10 überträgt, und sie überträgt den gekoppelten Laserstrahl W10 durch die Übertragungsfaser 111 an die Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110. Zudem sendet die Steuereinheit 2A der Laservorrichtung 100A Information, die den Zustand der Laservorrichtung 100A usw. repräsentiert, an die Bearbeitungsgerät-Steuervorrichtung 123. Die den Zustand der Laservorrichtung 100A repräsentierende Information wird durch die Bearbeitungsgerät-Steuervorrichtung 120A bei einer Rückkopplungssteuerung verwendet.
Die Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110 führt eine Bearbeitung eines Werkstücks 114 durch, welches das zu bearbeitende Teil ist, und zwar unter Verwendung des gekoppelten Laserstrahls W10, der von der Laservorrichtung 100A her übertragen wurde. Die Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110 umfasst einen Bearbeitungskopf 112 und einen Arbeitstisch 113.
Der Bearbeitungskopf 112 ist über die Übertragungsfaser 111 mit der Laservorrichtung 110A verbunden und emittiert den gekoppelten Laserstrahl W10, der über die Übertragungsfaser 111 übertragen wurde, auf das Werkstück 114. Der Bearbeitungskopf 112 ist entlang der vertikalen Richtung, d. h. der Z-Achsenrichtung, bewegbar. Der Werktisch 113 ist ein Tisch zum Anordnen des Werkstücks 114 darauf. Der Werktisch 113 ist entlang einer X-Achsenrichtung und einer Y-Achsenrichtung in der horizontalen Ebene bewegbar.
Die Bearbeitungsgerät-Steuervorrichtung 120A steuert die Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110 und die Laservorrichtung 100A. Die Bearbeitungsgerät-Steuervorrichtung 120A umfasst eine Berechnungseinheit 121, eine Speichereinheit 122, die Bearbeitungsgerät-Steuereinheit 123 und eine Benutzerschnittstelleneinheit 124. Die Bearbeitungsgerät-Steuereinheit 123 ist mit der Berechnungseinheit 121, der Speichereinheit 122, der Benutzerschnittstelleneinheit 124, der Steuereinheit 2A und der Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110 verbunden. Die Benutzerschnittstelleneinheit 124 empfängt Information, die durch den Benutzer eingegeben wird und sendet die Information an die Bearbeitungsgerät-Steuereinheit 123. Zudem gibt die Benutzerschnittstelleneinheit 124 verschiedene Informationen an eine externe Vorrichtung aus, und zwar in Übereinstimmung mit einem Befehl der Bearbeitungsgerät-Steuervorrichtung 123.
Die Berechnungseinheit 121 berechnet die Position des Maschinenkopfes 112, die Position des Werktischs 113 und dergleichen basierend auf Zustandsinformation, die den Zustand der Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110 repräsentiert. Die Speichereinheit 122 speichert ein Steuerprogramm zum Steuern der Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110 und der Laservorrichtung 100A.
Die Bearbeitungsgerät-Steuereinheit 123 empfängt die Zustandsinformation der Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110 von der Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110 und sendet die Zustandsinformation an die Berechnungseinheit 121. Die Bearbeitungsgerät-Steuereinheit 123 empfängt auch verschiedene Befehle zum Steuern der Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110 und der Laservorrichtung 100A von der Laservorrichtung 100A. Zudem sendet die Bearbeitungsgerät-Steuereinheit 123 einen Befehl zum Steuern der Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110 an die Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110.
Zudem speichert die Bearbeitungsgerät-Steuereinheit 123 Information, die durch die Bearbeitungsgerät-Steuereinheit 123 erzeugt wurde, in der Speichereinheit 122. Die Bearbeitungsgerät-Steuereinheit 123 speichert in der Speichereinheit 122 auch Information, die von der Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110 und von der Laservorrichtung 100A erhalten wurde.
Die Bearbeitungsgerät-Steuereinheit 123 berechnet Befehle, die an die Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110 und die Laservorrichtung 100A zu senden sind, unter Verwendung eines Ergebnisses der Berechnung der Berechnungseinheit 121 und unter Verwendung eines Steuerprogramms in der Speichereinheit 122. Die Bearbeitungsgerät-Steuereinheit 123 steuert die Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110 und die Laservorrichtung 100A indem sie die berechneten Befehle an die Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110 und die Laservorrichtung 100A sendet.
3 ist ein Diagramm, das eine zweite Beispielkonfiguration eines Laserbearbeitungsgeräts zeigt, das eine Laservorrichtung gemäß der Ausführungsform umfasst. In 3 ist die Darstellung der optischen Koppeleinheit 15 weggelassen. Von den in 3 gezeigten Elementen sind die Elemente, die eine Funktionalität bereitstellen, die der Funktionalität der in 2 gezeigten Laservorrichtung 100A gleich ist, durch die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, und eine Wiederholung der Beschreibung wird weggelassen. Ein Laserbearbeitungsgerät 200B umfasst eine Laservorrichtung 100B, die Übertragungsfaser 111, die Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110 und ein Antriebsgerät-Steuervorrichtung 120B.
Die Laservorrichtung 100B umfasst eine Steuereinheit 2B anstatt der Steuereinheit 2A. Bei dem Laserbearbeitungsgerät 200B ist eine Berechnungseinheit 1B, die sowohl die Funktionalität der Berechnungseinheit 1A und die Funktionalität der Berechnungseinheit 121 aufweist, in der Bearbeitungsgerät-Steuervorrichtung 120B angeordnet. Zudem ist bei dem Laserbearbeitungsgerät 200B eine Speichereinheit 3B, die sowohl die Funktionalität der Speichereinheit 3A und die Funktionalität der Speichereinheit 122 aufweist, in der Bearbeitungsgerät-Steuervorrichtung 120B angeordnet. Es sei angemerkt, dass die Berechnungseinheit 1B und/oder die Speichereinheit 3B in der Laservorrichtung 100B angeordnet sein kann.
Die Bearbeitungsgerät-Steuervorrichtung 120B umfasst die Berechnungseinheit 1B, die Speichereinheit 3B, die Bearbeitungsgerät-Steuereinheit 123 und die Benutzerschnittstelleneinheit 124. Die Bearbeitungsgerät-Steuervorrichtung 123 ist mit der Berechnungseinheit 1B, der Speichereinheit 3B, der Benutzerschnittstelleneinheit 124, der Steuereinheit 2B und der Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit 110 verbunden.
Die von der Laservorrichtung 100B detektierten Ausgabesignale P1, P2, P3 und P10 werden durch die Steuereinheit 2B an die Berechnungseinheit 1B über die Bearbeitungsgerät-Steuereinheit 123 übertragen. Dies ermöglicht es der Berechnungseinheit 1B, die Ausgabekorrekturfaktoren mit einer Bearbeitung, die der der Berechnungseinheit 1A ähnlich ist, einzustellen. Die Bearbeitungsgerät-Steuereinheit 123 sendet die durch die Berechnungseinheit 1B berechneten Ausgabekorrekturfaktoren an die Steuereinheit 2B. Zudem liest die Steuereinheit 2B Informationen aus der Speichereinheit 3B über die Bearbeitungsgerät-Steuereinheit 123 aus.
Die Steuereinheit 2B steuert die Betriebsleistungsversorgungsgruppe mit einer Bearbeitung, die der der Steuereinheit 2A ähnlich ist. Insbesondere berechnet die Steuereinheit 2B die Werte der der Betriebsleistungsversorgungsgruppe zuzuführende Leistung, die die Ausgabekorrekturfaktoren berücksichtigt, unter Verwendung der Entsprechungsbeziehungsinformation in der Speichereinheit 3B und/oder dergleichen. Die Steuereinheit 2B sendet die berechneten Werte der zuzuführenden Leistung an die Betriebsleistungsversorgungsgruppe.
4 ist ein Flussdiagramm, das eine Bearbeitungsprozedur der Laservorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt. Da die Laservorrichtung 100A und die Laservorrichtung 100B ähnliche Bearbeitungen durchführen, konzentriert sich die nachfolgende Beschreibung auf eine Bearbeitungsprozedur der Laservorrichtung 100A. Nach Verbinden des ersten Lasermoduls M1, des zweiten Lasermoduls M2 und des dritten Lasermoduls M3 mit der optischen Koppeleinheit 15, registriert die Steuervorrichtung 5A die anfänglichen Zustände der Lasermodule Mx und den anfänglichen Zustand der optischen Koppeleinheit 15 (Schritt S10). Insbesondere registriert die Steuervorrichtung 5A die anfänglichen Werte der Laserausgabewerte der Lasermodule Mx und den anfänglichen Wert des Laserausgabewerts der optischen Koppeleinheit 15. Die anfänglichen Werte der Ausgabewerte der jeweiligen Laserstrahlen W1, W2 und W3 sind jeweils ein erster anfänglicher Wert und der anfängliche Wert des Ausgabewerts des gekoppelten Laserstrahls W10 ist ein zweiter anfänglicher Wert.
Eine Bearbeitung zur Registrierung des anfänglichen Zustands wird nachfolgend beschrieben. Zum Zeitpunkt der Registrierung des anfänglichen Werts der Laservorrichtung 100A führt die Steuereinheit 2A der Betriebsleistungsversorgungsgruppe Leistung zu. Bei diesem Vorgang kann die Steuereinheit 2A den einzelnen Betriebsleistungsversorgungen 40x verschiedene Mengen an Leistung zuführen.
In der Laservorrichtung 100A detektieren die erste Ausgabedetektionseinheit 51, die zweite Ausgabedetektionseinheit 52 und die dritte Ausgabedetektionseinheit 53 jeweils die Laserstrahlen W1, W2 und W3 von den Lasermodulen Mx, und die Detektionseinheit für gekoppelte Ausgabe 55 detektiert den gekoppelten Laserstrahl W10 von der optischen Koppeleinheit 15. Bei diesem Vorgang werden die Ausgabewerte der Laserstrahlen W1, W2 und W3 und des gekoppelten Laserstrahls W1 nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer nach dem Start der Lasermodule Mx detektiert. D. h, die Ausgabewerte der Laserstrahlen W1, W2 und W3 und des gekoppelten Laserstrahls W10 werden nach Ablauf eines bestimmten Betriebsvorgangs nach Start der Lasermodule Mx detektiert. Die Ausgabewerte der Laserstrahlen W1, W2 und W3 und des gekoppelten Laserstrahls W10, die nach Ablauf dieses bestimmten Betriebsvorgangs detektiert wurden, sind die anfänglichen Werte der Laserausgabewerte. Man beachte, dass in einem Fall, in dem ein Teil der Lasermodulgruppe ersetzt wird, der Laserstrahl für das ersetzte Lasermodul bzw. die ersetzten Lasermodule Mx detektiert wird, um deren anfänglichen Wert des Laserausgabewerts zu detektieren.
Die Berechnungseinheit 1A ordnet die detektierten anfänglichen Werte den Werten der Leistung zu, die den Lasermodulen Mx zuzuführen ist, und zwar Modul für Modul, und registriert die sich ergebende Information in die Entsprechungsbeziehungsinformation in der Speichereinheit 3A. Zudem speichert die Berechnungseinheit 1A den anfänglichen Wert des gekoppelten Laserstrahls W10 in der Speichereinheit 3A. Die nachfolgende Beschreibung bezeichnet den Wert der Leistung, die einem Lasermodul Mx bei Detektion des anfänglichen Werts des Laserausgabewerts zuzuführen ist, als Laserausgabebedingung A.
Es sei hier angenommen, dass der anfängliche Wert des Ausgabewerts des Laserstrahls Wx, an einem Lasermodul Mx, V₀(m)[kW] ist und dass der anfängliche Wert des Ausgabewerts des gekoppelten Laserstrahls W10 an der optischen Koppeleinheit 15 V_a0[kW] ist, wobei m zwischen 1 und N liegt, wenn es N Lasermodule Mx gibt und N eine natürliche Zahl ist.
Zudem stellt die Berechnungseinheit 1A den Messfehlerbereich der Laserausgabewerte ein. Ein Beispiel für den Messfehlerbereich ist X [%] oder weniger. Die Berechnungseinheit 1A speichert den Messfehlerbereich, der eingestellt wurde, in der Speichereinheit 3A.
Nach der Registrierung des anfänglichen Zustands der Laservorrichtung 100A gibt jedes Lasermodul Mx einen Laserstrahl aus, was dazu führt, dass der gekoppelte Laserstrahl W10 von der Laservorrichtung 100A ausgegeben wird. Die Steuervorrichtung 5A prüft dann periodisch die Zustände der Lasermodule Mx und den Zustand der optischen Koppeleinheit 15 zu bestimmten Zeiten, wie beispielsweise einmal pro Tag (Schritt S20) und registriert die Zustände der Lasermodule Mx und den Zustand der optischen Koppeleinheit 15. Insbesondere speichert die Steuervorrichtung 5A die Werte der zuzuführenden Leistung, die Laserausgabewerte der Lasermodule Mx und den Laserausgabewert der optischen Koppeleinheit 15 in der Speichereinheit 3A.
Ein Vorgang zum Überprüfen der Laserausgabewerte wird nachfolgend beschrieben. Zu dem Zeitpunkt zum Überprüfen des Zustands der Laservorrichtung 100A führt die Steuereinheit 2A den Betriebsleistungsversorgungen 40x Leistung zu. Bei diesem Vorgang führt die Steuereinheit 2A jeder der Betriebsleistungsversorgungen 40x eine Leistung zu, die der Laserausgabebedingung A entspricht.
In der Laservorrichtung 100A detektieren die erste Ausgabedetektionseinheit 51, die zweite Ausgabedetektionseinheit 52 und die dritte Ausgabedetektionseinheit 53 die Ausgabewerte der Laserstrahlen W1, W2 bzw. W3 von den Lasermodulen Mx und senden diese Ausgabewerte an die Berechnungseinheit 1A. Zudem detektiert die Detektionseinheit für gekoppelte Ausgabe 55 den Ausgabewert des gekoppelten Laserstrahls W10 von der optischen Koppeleinheit 15 und sendet den Ausgabewert an die Berechnungseinheit 1A. Bei diesem Vorgang werden die Ausgabewerte der Laserstrahlen W1, W2 und W3 und des gekoppelten Laserstrahl W10 nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer nach dem Start der Lasermodule Mx detektiert. Das bedeutet, dass die Ausgabewerte der Laserstrahlen W1, W2 und W3 und des gekoppelten Laserstrahls W10 nach Ablauf eines bestimmten Betriebsvorgangs nach dem Start der Lasermodule Mx detektiert werden. Es sei hier angenommen, dass der Ausgabewert des Laserstrahls Wx eines Lasermoduls Mx V(m) [kW] ist und dass der Ausgabewert des gekoppelten Laserstrahls W10 an der optischen Koppeleinheit 15 V_a[kW] ist. Die Berechnungseinheit 1A vergleicht die berechneten Ausgabewerte mit den in dem Speicher 3A gespeicherten Ausgabewerten und berechnet basierend auf dem Ergebnis des Vergleichs ein Ausgabeänderungsverhältnis, welches den Grad der Degradierung des Lasermoduls Mx angibt.
Die Berechnungseinheit 1A berechnet hierbei das Ausgabeänderungsverhältnis α(m) [%] des Lasermoduls Mx durch α(m)=1-V(m)/V₀(m), und sie berechnet das Ausgabeänderungsverhältnis α_a [%] der optischen Koppeleinheit 15 durch α_a=1-V_a/V_a0
Die Berechnungseinheit 1A berechnet den Ausgabekorrekturfaktor für jedes Lasermodul Mx unter Verwendung des Ausgabeänderungsverhältnisses α(m) jedes Lasermoduls Mx und unter Verwendung des Ausgabeänderungsverhältnisses α_a der optischen Koppeleinheit 15 (Schritt S30). Eine Bearbeitungsprozedur zum Berechnen der Ausgabekorrekturfaktoren wird nachfolgend beschrieben.
5 ist ein Flussdiagramm, das eine Bearbeitungsprozedur zum Berechnen der Ausgabekorrekturfaktoren zeigt, die durch die Laservorrichtung gemäß der Ausführungsform ausgeführt wird. Da die Laservorrichtung 100A und die Laservorrichtung 100B ähnliche Bearbeitungen durchführen, konzentriert sich die nachfolgende Beschreibung auf die durch die Laservorrichtung 100A durchgeführte Berechnung der Ausgabekorrekturfaktoren.
Die Berechnungseinheit 1A bestimmt, ob das Ausgabeänderungsverhältnis α_a des gekoppelten Laserstrahls W10 in dem Messfehlerbereich liegt (Schritt S110). Bei diesem Vorgang bestimmt die Berechnungseinheit 1A, ob eine Bedingung α_a±X/m [%] erfüllt ist.
In einem Fall, in dem das Ausgabeänderungsverhältnis α_a des gekoppelten Laserstrahls W10 in dem Messfehlerbereich liegt (Ja bei Schritt S110) korrigiert die Berechnungseinheit 1A die Laserausgabewerte der Lasermodule Mx gleichmäßig (Schritt S120). Insbesondere stellt die Berechnungseinheit 1A einen gleichen Ausgabekorrekturfaktor η(m)=η_a=V_a0/V_a für die Lasermodule Mx ein. Wenn beispielsweise das Ausgabeänderungsverhältnis α_a des gekoppelten Laserstrahls W10 eine Abnahme um ein Prozent angibt, stellt die Berechnungseinheit 1A η_a=100/99 als die Ausgabekorrekturfaktoren η(m) ein.
In einem Fall, in dem das Ausgabeänderungsverhältnis α_a des gekoppelten Laserstrahls W10 den Messfehlerbereich übersteigt (Nein bei Schritt S110), berechnet die Berechnungseinheit 1A die Ausgabeänderungsverhältnisse α(m) für die einzelnen Lasermodule Mx (Schritt S130). Insbesondere berechnet die Berechnungseinheit 1A einen Mittelwert α_ave [%], einen Maximalwert (α_max [%] und einen Minimalwert amin [%] der Ausgabeänderungsverhältnisse α(m) [%] der Lasermodulgruppe. Die Berechnungseinheit 1A berechnet dann eine Variation β [%] der Ausgabeänderungsverhältnisse α(m) über die verschiedenen Lasermodule Mx. Ein Beispiel für β ist β=(α_max-α_min)/α_ave.
Die Berechnungseinheit 1A bestimmt, ob die Variation β der Ausgabeänderungsverhältnisse α(m) in einen Messfehlerbereich fällt (Schritt S140). Bei diesem Vorgang bestimmt die Berechnungseinheit 1A, ob eine Bedingung β≤±X [%] erfüllt ist. In einem Fall, in dem die Variation β der Ausgabeänderungsverhältnisse α(m) in den Messfehlerbereich fällt (Ja bei Schritt S140), korrigiert die Berechnungseinheit 1A die Laserausgabewerte der Lasermodule Mx gleichmäßig (Schritt S120).
In einem Fall, in dem die Variation β der Ausgabeänderungsverhältnisse α(m) den Messfehlerbereich übersteigt (Nein bei Schritt S140), klassifiziert die Berechnungseinheit 1A die Lasermodule Mx basierend auf den Ausgabeänderungsverhältnissen α_a der Lasermodule Mx (Schritt S150).
Ein Beispiel für die Klassifizierung der Lasermodule Mx wird nachfolgend beschrieben. Beispielsweise wählt die Berechnungseinheit 1A ein erstes Lasermodul Mx aus der Lasermodulgruppe aus, nimmt ein Lasermodul Mx, das ein Ausgabeänderungsverhältnis aufweist, das von dem Ausgabeänderungsverhältnis des ersten Lasermoduls Mx um X [%] oder weniger verschieden ist, und registriert das genommene Lasermodul Mx zusammen mit dem ersten Lasermodul Mx als zu einer ersten Gruppe gehörend. Die Berechnungseinheit 1A schließt die Lasermodule, die als zu dieser Gruppe gehörig registriert wurden, von der Lasermodulgruppe aus und wählt dann ein zweites Lasermodul Mx. Die Berechnungseinheit 1A registriert dann ein Lasermodul Mx, das ein Ausgabeänderungsverhältnis aufweist, das von dem Ausgabeänderungsverhältnis des zweiten Lasermoduls Mx um X [%] oder weniger verschieden ist, und registriert das genommene Lasermodul Mx zusammen mit dem zweiten Lasermodul Mx als zu einer zweiten Gruppe gehörig. Die Berechnungseinheit 1A wiederholt diesen Vorgang bis alle Lasermodule Mx der Lasermodulgruppe als zu einer bestimmten Gruppe gehörig registriert wurden. Dieser Vorgang nimmt an, dass jede Gruppe wenigstens ein Lasermodul Mx aufweist, das als zu dieser gehörig registriert ist.
Die Berechnungseinheit 1A stellt für ein Lasermodul Mx, das ein höheres Ausgabeänderungsverhältnis α aufweist, einen niedrigeren Ausgabekorrekturwert ein (Schritt S160). Insbesondere ordnet die Berechnungseinheit 1A den Lasermodulen Mx Nummern in absteigender Reihenfolge von deren Ausgabeänderungsverhältnissen α(m) zu. Zudem berechnet die Berechnungseinheit 1A für jedes Lasermodul Mx den Ausgabekorrekturwert zur Wiederherstellung des Laserausgabewerts auf den anfänglichen Wert.
Die Berechnungseinheit 1A stellt dann für das Lasermodul Mx, das das höchste Ausgabeänderungsverhältnis α aufweist, den Ausgabekorrekturwert für das Lasermodul Mx, das das niedrigste Ausgabeänderungsverhältnis α aufweist, ein. Die Berechnungseinheit 1A stellt zudem für das Lasermodul Mx, das das niedrigste Ausgabeänderungsverhältnis α aufweist, den Ausgabekorrekturwert für das Lasermodul Mx, das das höchste Ausgabeänderungsverhältnis α aufweist, ein. Die Berechnungseinheit 1A stellt darüber hinaus für das Lasermodul Mx, das das zweithöchste Ausgabeänderungsverhältnis α aufweist, den Ausgabekorrekturwert für das Lasermodul Mx, das das zweitniedrigste Ausgabeänderungsverhältnis α aufweist, ein. Die Berechnungseinheit 1A stellt zudem für das Lasermodul Mx, das das zweitniedrigste Ausgabeänderungsverhältnis α aufweist, den Ausgabekorrekturwert für das Lasermodul Mx, das das zweithöchste Ausgabeänderungsverhältnis α aufweist, ein.
Die Berechnungseinheit 1A wiederholt diesen Vertauschungsvorgang von Ausgabekorrekturwerten, bis die Ausgabekorrekturwerte von allen Lasermodulen Mx der Lasermodulgruppe gesetzt sind. Dann vergleichmäßigt die Berechnungseinheit 1A die Ausgabekorrekturfaktoren η(m) der Lasermodule Mx in jeder Gruppe (Schritt S170). Dies bedeutet, dass die Berechnungseinheit 1A einen gleichen Ausgabekorrekturfaktor η(m) für die Lasermodule Mx einstellt, die als zu der gleichen Gruppe gehörig registriert wurden.
Zudem berechnet die Berechnungseinheit 1A den Ausgabewert des gekoppelten Laserstrahls W10, der durch Korrigieren der Laserausgaben unter Verwendung der für die Lasermodule Mx eingestellten Ausgabekorrekturwerte erhalten wurde. Insbesondere addiert die Berechnungseinheit 1A die Laserausgabewerte auf, die durch Korrigieren der Laserausgaben unter Verwendung der für die Lasermodule Mx eingestellten Ausgabekorrekturwerte erhalten wurden, um somit den Ausgabewert des gekoppelten Laserstrahls W10 zu berechnen. Die Berechnungseinheit 1A bestimmt, ob die Differenz zwischen dem berechneten Ausgabewert des gekoppelten Laserstrahls W10 und dem anfänglichen Wert des gekoppelten Laserstrahls W10, der in der Speichereinheit 3A gespeichert ist, in einem akzeptablen Bereich liegt (Schritt S180). Ein Beispiel des akzeptablen Bereichs ist der Messfehlerbereich.
In einem Fall, in dem er außerhalb des akzeptablen Bereichs liegt (Nein bei Schritt S140), verändert die Berechnungseinheit 1A die Ausgabekorrekturfaktoren η(m) auf Gruppenbasis (Schritt S190). Dies ermöglicht es, dass die Ausgabekorrekturfaktoren η(m) in jeder Gruppe zueinander äquivalent sind. Die Berechnungseinheit 1A wiederholt die Operationen der Schritte S180 und S190, bis der Unterschied zwischen dem berechneten Ausgabewert des gekoppelten Laserstrahls W10 und dem anfänglichen Wert des gekoppelten Laserstrahl W10, der in der Speichereinheit 3A gespeichert ist, in dem akzeptablen Bereich liegt. Wenn die Differenz in dem akzeptablen Bereich liegt (Ja bei Schritt S180), legt die Berechnungseinheit 1A die Ausgabekorrekturfaktoren η(m) fest und beendet den Prozess des Setzens der Ausgabekorrekturfaktoren η(m). Die Steuereinheit 2A berechnet die Werte der zuzuführenden Leistung entsprechend den Ausgabekorrekturfaktoren η(m) und sendet die berechneten Werte der zuzuführenden Leistung an die Betriebsleistungsversorgungsgruppe.
Es sei angemerkt, dass hier angenommen wird, dass die Berechnungseinheit 1A die Ausgabekorrekturfaktoren η(m) berechnet und die Werte der den Ausgabekorrekturfaktoren η(m) entsprechenden Werte der Leistung an die Betriebsleistungsversorgungsgruppe sendet, und dies unmittelbar nach dem Prüfen der Zustände der Lasermodule Mx und des Zustands der optischen Koppeleinheit 15. Zudem setzt die Berechnungseinheit 1A, indem sie die Operationen der Schritte S160, S170 und S190 durchführt, die Ausgabekorrekturfaktoren η(m) so, dass diese den in der Speichereinheit 3A gespeicherten oberen Grenzwert für die Ausgabekorrekturfaktoren η(m) nicht überschreiten. Zudem kann die Berechnungseinheit 1A die Operationen der Schritte S150 und S170 überspringen. Ferner kann die Berechnungseinheit 1A, indem sie die Operation des Schritts S190 ausführt, die Ausgabekorrekturwerte nicht Gruppe für Gruppe sondern Lasermodul für Lasermodul ändern.
Zudem ist es für die Berechnungseinheit 1A, indem sie die Operation des Schritts S160 ausführt, ausreichend, in der Lage zu sein, die Ausgabekorrekturwerte unter Verwendung von wenigstens zweien der Lasermodule Mx zu vertauschen. In diesem Fall gibt die Berechnungseinheit 1A einem stärker degenerierten Lasermodul Mx beim Vertauschen der Ausgabekorrekturwerte Vorrang.
Ein spezifisches Beispiel dafür, welche Ausgabekorrekturfaktoren η(m) in Abhängigkeit von dem Zustand der Laservorrichtung 100A einzustellen sind, wird nachfolgend beschrieben. 6 ist ein Diagramm, das Laserausgabewerte in dem ursprünglichen Zustand der Laservorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt. In der nachfolgenden Beschreibung ist das erste Lasermodul M1 als Lasermodul (1) bezeichnet, das zweite Lasermodul M2 ist als Lasermodul (2) bezeichnet und das dritte Lasermodul M3 ist als Lasermodul (3) bezeichnet. Die 6 bis 10 bezeichnen jeweils das erste Lasermodul M1 als Modul (1), das zweite Lasermodul M2 als Modul (2) und das dritte Lasermodul M3 als Modul (3). In den in den 6 bis 10 gezeigten Graphen stellt die senkrechte Achse den Laserausgabewert (kW), d. h. den Ausgabewert des Laserstrahls, dar.
Im anfänglichen Zustand ist die Laservorrichtung 100A in einem Zustand, in dem deren Laserausgabe nicht aufgrund von Degradierung vermindert ist. Die vorliegende Ausführungsform nimmt an, dass in dem anfänglichen Zustand das Lasermodul (1) eine Ausgabe von 1,1 kW, das Lasermodul (2) eine Laserausgabe von 1,0 kW und das Lasermodul (3) eine Laserausgabe von 0,9 kW hat. Die Summe der Laserausgabewerte ist in diesem Fall 3,0 kW. Die Summe der Laserausgaben ist der Ausgabewert des gekoppelten Laserstrahls W10. Der fortgesetzte Betrieb der Laservorrichtung 100A nach Registrierung des anfänglichen Zustands der Laservorrichtung 100A kann Degradierung verursachen, was zu einem der nachfolgend beschriebenen Zustände 1 bis 4 führt.
7 ist ein Diagramm, das die Laserausgabewerte in dem ersten Zustand der Laservorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt. Der erste Zustand der Laservorrichtung 100A ist ein Zustand, in dem das Ausgabeänderungsverhältnis α(m) jedes Lasermoduls Mx innerhalb des Messfehlerbereichs liegt.
Die nachfolgende Beschreibung nimmt an, dass die Laserausgabewerte der Lasermodule (1) und (3) nicht abgenommen haben, der Laserausgabewert des Lasermoduls (2) um 2 % abgenommen hat und somit die Summe der Laserausgabewerte um 0,67 % abgenommen hat.
In dem ersten Zustand stellt die Berechnungseinheit 1A einen gleichen Ausgabekorrekturfaktor η(m) für jedes Lasermodul Mx ein. In diesem Fall stellt die Berechnungseinheit 1A für jedes Lasermodul Mx einen Ausgabekorrekturfaktor η(m) ein, der eine Differenz zwischen der Summe der Laserausgabewerte und der Summe in dem anfänglichen Zustand innerhalb eines akzeptablen Bereichs hält.
7 zeigt einen Fall, in dem die Berechnungseinheit 1A einen Ausgabekorrekturfaktor η(m) von +0,67 % für jedes der Lasermodule (1) bis (3) eingestellt hat. Dies bringt die Laserausgabewerte nach der Korrektur der Ausgaben der Lasermodule (1) bis (3) auf 1,107 (kW) und 0,906 (kW), und die Summe nach der Korrektur der Ausgaben wird 3,000 (kW).
8 ist ein Diagramm, das die Laserausgabewerte in dem zweiten Zustand der Laservorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt. Der zweite Zustand der Laservorrichtung 100A ist ein Zustand, in dem die Laserausgabewerte der Lasermodule Mx auf gleiche Weise abgenommen haben. Dies bedeutet, dass in dem zweiten Zustand die Variation β in den abnehmenden Verhältnissen der Laserausgabewerte innerhalb eines spezifischen Bereichs liegt.
Die nachfolgende Beschreibung nimmt an, dass der Laserausgabewert des Lasermoduls (1) um 10 % abgenommen hat, der Laserausgabewert des Lasermoduls (2) um 10 % abgenommen hat, der Laserausgabewert des Lasermoduls (3) um 8,9 % abgenommen hat und die Summe der Laserausgabewerte somit um 9,7 % abgenommen hat.
In dem zweiten Zustand stellt die Berechnungseinheit 1A einen gleichen Ausgabekorrekturfaktoren η(m) für jedes Lasermodul Mx ein. In diesem Fall stellt die Berechnungseinheit 1A für jedes Lasermodul Mx einen Ausgabekorrekturfaktor η(m) ein, der die Differenz zwischen der Summe der Laserausgabewerte und der Summe in dem anfänglichen Zustand innerhalb eines akzeptablen Bereichs hält.
8 zeigt einen Fall, in dem die Berechnungseinheit 1A einen Ausgabekorrekturfaktor η auf +10,7 % für jedes der Lasermodule (1) bis (3) eingestellt hat. Dies bringt die Laserausgabewerte nach der Korrektur der Ausgaben der jeweiligen Lasermodule (1) bis (3) auf 1,096 (kW), 0,996 (kW) und 0,908 (kW) und die Summe nach der Korrektur der Ausgaben auf 3,000 (kW).
9 ist ein Diagramm, das die Laserausgabewerte in dem dritten Zustand der Laservorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt. Der dritte Zustand der Laservorrichtung 100A ist ein Zustand, in dem eine Gruppe, die eine größere Zahl der registrierten Lasermodule Mx umfasst, jeweils einen leicht verringerten Ausgabewert aufweist, und eine Gruppe, die eine kleinere Zahl der registrierten Lasermodule Mx aufweist, jeweils einen signifikant verringerten Laserausgabewert aufweist. Es sei angenommen, dass die Lasermodule (1) und (3), die jeweils einen leicht verringerten Laserausgabewert aufweisen, als zu der ersten Gruppe gehörig registriert sind, und das Lasermodul (2), das einen signifikant verringerten Laserausgabewert aufweist, als zu der zweiten Gruppe gehörig registriert ist.
Die folgende Beschreibung nimmt an, dass der Laserausgabewert des Lasermoduls (1) um 4,5 % abgenommen hat, der Laserausgabewert des Lasermoduls (2) um 20 % abgenommen hat, der Laserausgabewert des Lasermoduls (3) um 5,6 % abgenommen hat und die Summe der Laserausgabewerte somit um 10 % abgenommen hat.
In dem dritten Zustand ordnet die Berechnungseinheit 1A den Lasermodulen (1) bis (3) Zahlen in absteigender Reihenfolge der Ausgabeänderungsverhältnisse α(m) zu. In diesem Beispiel nehmen die Ausgabeänderungsverhältnisse α(m) in der Reihenfolge Lasermodul (2), Lasermodul (3) und Lasermodul (1) ab.
Zudem berechnet die Berechnungseinheit 1A einen Ausgabekorrekturwert zur Wiederherstellung des Laserausgabewerts auf den anfänglichen Wert für jedes der Lasermodule (1) bis (3). Die Wiederherstellung des Laserausgabewerts des Lasermoduls (1) auf den Laserausgabewert in dem anfänglichen Zustand benötigt einen Ausgabekorrekturfaktor η von +4,8 %. Die Wiederherstellung des Laserausgabewerts des Lasermoduls (2) auf den Laserausgabewert in dem anfänglichen Zustand benötigt einen Ausgabekorrekturfaktor η von +25,0 %. Die Wiederherstellung des Laserausgabewerts des Lasermoduls (3) auf den Laserausgabewert in dem anfänglichen Zustand benötigt einen Ausgabekorrekturfaktor η von +5,9 %.
Die Berechnungseinheit 1A stellt für das Lasermodul (2), das das höchste Ausgabeänderungsverhältnis α erfahren hat, den Ausgabekorrekturfaktor η des Lasermoduls (1) ein, das das niedrigste Ausgabeänderungsverhältnis α erfahren hat. Dies bedeutet, dass die Berechnungseinheit 1A den Ausgabekorrekturfaktor η von +4,8 % für das Lasermodul (2) einstellt.
Zudem stellt die Berechnungseinheit 1A für das Lasermodul (1), das das niedrigste Ausgabeänderungsverhältnis α erfahren hat, den Ausgabekorrekturfaktor η des Lasermoduls (2) ein, das das höchste Ausgabeänderungsverhältnis α erfahren hat. Dies bedeutet, dass die Berechnungseinheit 1A den Ausgabekorrekturfaktor η von +25,0 % versuchsweise für das Lasermodul (1) einstellt.
Da die Lasermodule (1) und (3) zu der gleichen Gruppe gehören, ändert die Berechnungseinheit 1A die Ausgabekorrekturfaktoren η der Lasermodule (1) und (3), um die Ausgabekorrekturfaktoren η der Lasermodule (1) und (3) auf den gleichen Wert zu bringen und um die Differenz zwischen der Summe nach der Korrektur der Ausgaben und der Summe in dem anfänglichen Zustand innerhalb eines akzeptablen Bereichs zu bringen.
9 zeigt einen Fall, in dem die Berechnungseinheit 1A einen modifizierten Ausgabekorrekturfaktor η von 15,5 % für jedes der Lasermodule (1) und (3) eingestellt hat und einen Ausgabekorrekturfaktor η von +4,8 % für das Lasermodul (2) einstellt. Dies bringt die Laserausgabewerte nach der Korrektur auf die Ausgaben der Lasermodule (1) bis (3) von 1,213 (kW), 0,838 (kW) bzw. 0,982 (kW) und die Summe nach der Korrektur der Ausgaben auf 3,033 (kW).
Da die Laserausgabemodule (1) und (3) jeweils ein niedriges Ausgabeänderungsverhältnis α aufweisen, kann das Einstellen eines hohen Ausgabekorrekturfaktors η für diese immer noch eine beschleunigte Degradierung verhindern. Obwohl das Lasermodul (2) ein hohes Ausgabeänderungsverhältnis α aufweist, kann das Einstellen eines niedrigen Ausgabekorrekturfaktors η für dieses ferner eine beschleunigte Degradierung verhindern.
10 ist ein Diagramm, das die Laserausgabewerte in dem vierten Zustand der Laservorrichtung gemäß der Ausführungsform zeigt. Der vierte Zustand der Laservorrichtung 100A ist ein Zustand, in dem eine Gruppe, die eine kleinere Anzahl der registrierten Lasermodule Mx aufweist, jeweils einen leicht verminderten Laserausgabewert aufweist, und eine Gruppe, die eine größere Anzahl der registrierten Lasermodule Mx aufweist, jeweils einen signifikant verringerten Laserausgabewert aufweist. Es sei angenommen, dass die Lasermodule (1) und (3), die jeweils einen signifikant verringerten Laserausgabewert aufweisen, als zu der ersten Gruppe gehörig registriert sind, und das Lasermodul (2) welches einen leicht verringerten Laserausgabewert aufweist, als zu der zweiten Gruppe gehörig registriert ist.
Die nachfolgende Beschreibung nimmt an, dass der Laserausgabewert des Lasermoduls (1) um 11,6 % abgenommen hat, der Laserausgabewert des Lasermoduls (2) um 2,0 % abgenommen hat, der Laserausgabewert des Lasermoduls (3) um 13,3 % abgenommen hat und die Summe der Laserausgabewerte somit um 9,7 % abgenommen hat.
In dem vierten Zustand ordnet die Berechnungseinheit 1A den Lasermodulen (1) bis (3) Nummern in absteigender Reihenfolge der Ausgabeänderungsverhältnisse α(m) zu. In diesem Beispiel nehmen die Ausgabeänderungsverhältnisse α(m) in der Reihenfolge Lasermodul (1), Lasermodul (3) und Lasermodul (2) zu ab.
Zudem berechnet die Berechnungseinheit 1A einen Ausgabekorrekturwert zur Wiederherstellung des Laserausgabewerts auf den Laserausgabewert in dem anfänglichen Zustand, und zwar für jedes der Lasermodule (1) bis (3). Die Wiederherstellung des Laserausgabewerts des Lasermoduls (1) auf den Laserausgabewert in dem anfänglichen Zustand erfordert einen Ausgabekorrekturfaktor η von +15,8 %. Die Wiederherstellung des Laserausgabewerts des Lasermoduls (2) auf den Laserausgabewert in dem anfänglichen Zustand erfordert einen Ausgabekorrekturfaktor η von +2,0 %. Die Wiederherstellung des Laserausgabewerts des Lasermoduls (3) auf den Laserausgabewert in dem anfänglichen Zustand erfordert einen Ausgabekorrekturfaktor η von +154 %.
Die Berechnungseinheit 1A stellt für das Lasermodul (2), das das kleinste Ausgabeänderungsverhältnis α erfahren hat, den Ausgabekorrekturfaktor η des Lasermoduls (1) ein, das das höchste Ausgabeänderungsverhältnis α erfahren hat. Dies bedeutet, dass die Berechnungseinheit 1A den Ausgabekorrekturfaktor η von +15,8 % für das Lasermodul (2) einstellt.
Zusätzlich stellt die Berechnungseinheit 1A für das Lasermodul (1), das das höchste Ausgabeänderungsverhältnis α erfahren hat, den Ausgabekorrekturfaktor η des Lasermoduls (2) ein, das das niedrigste Ausgabeänderungsverhältnis α erfahren hat. Dies bedeutet, dass die Berechnungseinheit 1A einen Ausgabekorrekturfaktor η von +2,0 % für das Lasermodul (1) versuchsweise einstellt.
Da die Lasermodule (1) und (3) zu einer gleichen Gruppe gehören, ändert die Berechnungseinheit ferner die Ausgabekorrekturfaktoren η der Lasermodule (1) und (3) ab, um die Ausgabekorrekturfaktoren η der Lasermodule (1) und (3) auf einen gleichen Wert zu bringen und um die Differenz zwischen der Summe nach der Korrektur der Ausgaben und der Summe in dem anfänglichen Zustand in einem akzeptablen Bereich liegen zu lassen.
10 zeigt einen Fall, in dem die Berechnungseinheit 1A einen modifizierten Ausgabekorrekturfaktor η von 8,7 % für jedes der Lasermodule (1) und (3) eingestellt hat und einen Ausgabekorrekturfaktor η von +15,8 % für das Lasermodul (2) einstellt. Dies bringt die Laserausgabewerte nach der Korrektur auf die Ausgaben der jeweiligen Lasermodule (1) bis (3) von jeweils 1,033 (kW), 1,133 (kW) und 0,848 (kW) und die Summe nach der Korrektur der Ausgaben auf 3,014 (kW).
Da das Lasermodul (2) ein niedriges Ausgabeänderungsverhältnis α aufweist, kann das Einstellen eines hohen Ausgabekorrekturfaktors η eine beschleunigte Degradierung immer noch verhindern. Obwohl die Lasermodule (1) und (3) jeweils ein hohes Ausgabeänderungsverhältnis α aufweisen, kann das Einstellen eines niedrigen Ausgabekorrekturfaktors η eine beschleunigte Degradierung verhindern.
Wie vorangehend beschrieben werden bei der vorliegenden Ausführungsform die Ausgabekorrekturfaktoren η der Lasermodule Mx geändert, um die Last auf einem stark degradierten Lasermodul Mx der Lasermodule Mx zu mildern, die durch die Korrektur der Ausgaben der Laserstrahlen hervorgerufen wird. Zudem werden die Ausgabekorrekturfaktoren η geändert, um den Ausgabewert des gekoppelten Laserstrahls W10 in einem akzeptablen Bereich zu halten.
Eine Hardwarekonfiguration der Steuervorrichtungen 5A und 5B wird nun beschrieben. Die Steuervorrichtungen 5A und 5B können jeweils durch Steuerschaltungen, wie beispielsweise durch einen Prozessor und einen Speicher, implementiert sein. Es sei angemerkt, dass der Prozessor und der Speicher durch Prozessierungsschaltungen ersetzt werden können. Die Berechnungseinheiten 1A und 1B können auch als Steuerschaltungen implementiert sein. Die Funktionalität der Steuervorrichtungen 5A und 5B und der Berechnungseinheiten 1A und 1B kann teilweise in einem dedizierten Hardwareelement implementiert sein, und teilweise in Software implementiert sein.
Wie vorangehend beschrieben, wird bei der vorliegenden Ausführungsform der Ausgabewert des gekoppelten Laserstrahls W10 in dem akzeptablen Bereich gehalten, und ein niedrigerer Ausgabekorrekturfaktor η wird für ein Lasermodul Mx eingestellt, welches ein höheres Ausgabeänderungsverhältnis α aufweist, und zwar basierend auf den Laserausgabewerten der Lasermodule Mx, den Ausgabeänderungsverhältnissen α(m) der Lasermodule Mx und dem anfänglichen Wert des Ausgabewerts des gekoppelten Laserstrahls W10. Da die Berechnungseinheit 1A dazu in der Lage ist, die Ausgabekorrekturfaktoren η(m) der Lasermodule Mx in Abhängigkeit von den Degradierungssituationen der Lasermodule Mx zu ändern, kann die Belastung eines Lasermoduls Mx mit einer kurzen Lebenserwartung in Abhängigkeit von einer Differenz zwischen den Lebenserwartungen der Lasermodule Mx reduziert werden. Dies kann die beschleunigte Degradierung des Lasermoduls Mx verhindern, während der Laserausgabewert der optischen Koppeleinheit 15 in dem akzeptablen Bereich gehalten wird.
Die Möglichkeit, die beschleunigte Degradierung der Lasermodule Mx zu verhindern, kann zusätzlich einen plötzlichen Ausfall der Laservorrichtung 100A verhindern, wodurch eine Zeit zur Vorbereitung eines Ersatzes gewährleistet ist. Dies bedeutet, dass ein Ersatz vom Beginn der Degradierung bis zum Auftreten des Versagens des Lasermoduls Mx verschoben werden kann.
Ferner ermöglicht es der Vergleich der Zustände der Lasermodule Mx mit den anfänglichen Zuständen der Lasermodule Mx, den Degradierungszustand jedes Lasermoduls Mx genau zu identifizieren. Der Degradierungszustand kann, in anderen Worten, genau identifiziert werden, und zwar Modul für Modul, selbst nachdem ein Teil der Lasermodule Mx in der Lasermodulgruppe ersetzt wurde.
Die Ausgabewerte der Laserstrahlen W1, W2 und W3 und des gekoppelten Laserstrahls W10 werden bei der vorliegenden Erfindung ferner nach Ablauf einer bestimmten Zeitdauer nach dem Start der Lasermodule Mx detektiert, und die Ausgabekorrekturfaktoren η(m) werden unmittelbar nach der Detektion berechnet, um die Werte der Leistung für die Betriebsleistungsversorgungsgruppe zu korrigieren. Dies ermöglicht es, dass die Laserausgabewerte detektiert werden, während Bedingungen, die die Laserlichterzeugung betreffen, wie etwa Wassertemperatur jedes Lasermoduls Mx, auf einem konstanten Wert gehalten werden. Dies ermöglicht eine sehr zuverlässige Ausgabekorrektursteuerung für die Betriebsleistungsversorgungsgruppe mit einer reduzierten Variation in den Zuständen der Lasermodule Mx.
Die mit der vorangehenden Ausführungsform beschriebenen Konfigurationen sind lediglich Beispiele der Aspekte der vorliegenden Erfindung. Diese Konfigurationen können mit anderen bekannten Techniken kombiniert werden, und ferner kann ein Teil der Konfigurationen weggelassen und/oder abgewandelt werden, ohne von dem Gedanken der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Bezugszeichenliste

1A, 1B: Berechnungseinheit;
2A, 2B: Steuereinheit;
3A, 3B: Speichereinheit;
5A: Steuervorrichtung;
15: optische Koppeleinheit;
41: erste Betriebsleistungsversorgung;
42: zweite Betriebsleistungsversorgung;
43: dritte Betriebsleistungsversorgung;
51: erste Ausgabedetektionseinheit;
52: zweite Ausgabedetektionseinheit;
53: dritte Ausgabedetektionseinheit;
55: Detektionseinheit für gekoppelte Ausgabe;
61 bis 63, 65: teilweise reflektierender Spiegel;
100A,100B: Laservorrichtung;
110: Bearbeitungsgerät-Antriebseinheit;
111: Übertragungsfaser;
120A,120B: Bearbeitungsgerät-Steuervorrichtung;
200A, 200B: Laserbearbeitungsgerät;
M1: erstes Lasermodul;
M2: zweites Lasermodul;
M3: drittes Lasermodul.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

JP 2017092206 [0003]

Claims

Laservorrichtung mit einer Mehrzahl von Lasermodulen, wobei die Laservorrichtung umfasst: eine Mehrzahl von Betriebsleistungseinheiten, um die Lasermodule zu betreiben; eine Mehrzahl von Laserausgabedetektionseinheiten, um Laserausgaben von den Lasermodulen zu detektieren und um detektierte Werte als erste Ausgabesignale auszugeben; eine Detektionseinheit für gekoppelte Ausgabe, um eine Gesamtlaserausgabe nach dem Koppeln einer Mehrzahl der Laserausgaben zu detektieren und um einen detektierten Wert als ein zweites Ausgabesignal auszugeben; eine Berechnungseinheit, um eine Mehrzahl von Ausgabekorrekturfaktoren einzustellen, um die Lasermodule unter Verwendung der Mehrzahl von ersten Ausgabesignalen und dem zweiten Ausgabesignal entsprechend zu steuern; und eine Steuereinheit, um die Mehrzahl von Betriebsleistungseinheiten unter Verwendung der Mehrzahl von Ausgabekorrekturfaktoren zu steuern, wobei die Mehrzahl von Ausgabekorrekturfaktoren jeweils eingestellt wird, um es zu ermöglichen, dass die Gesamtlaserausgabe auf einem konstanten Wert gehalten wird.
Laservorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner umfassend: eine Speichereinheit, um Daten der Laserausgaben der Mehrzahl von Lasermodulen, Daten von Werten der durch die Betriebsleistungsversorgungen zuzuführenden Leistung und Daten der Gesamtlaserausgabe zu speichern.
Laservorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei die Berechnungseinheit die Mehrzahl von Ausgabekorrekturfaktoren einstellt, um zu erreichen, dass für ein Lasermodul, das ein höheres Änderungsverhältnis im Vergleich zu einem anfänglichen Wert der Laserausgabe aufweist, ein niedrigerer Ausgabekorrekturfaktor eingestellt wird.
Laserbearbeitungsgerät, umfassend: Laservorrichtung mit einer Mehrzahl von Lasermodulen; eine Bearbeitungseinheit, um eine Bearbeitung eines Teils auszuführen, das durch einen von der Laservorrichtung ausgegebenen Laserstrahl zu bearbeiten ist; und eine Bearbeitungsgerät-Steuervorrichtung, um die Bearbeitungseinheit zu steuern; wobei die Laservorrichtung umfasst: eine Mehrzahl von Betriebsleistungseinheiten, um die Lasermodule zu betreiben; eine Mehrzahl von Laserausgabedetektionseinheiten, um Laserausgaben von den Lasermodulen zu detektieren und um detektierte Werte als erste Ausgabesignale auszugeben; eine Detektionseinheit für gekoppelte Ausgabe, um eine Gesamtlaserausgabe nach dem Koppeln einer Mehrzahl der Laserausgaben zu detektieren und um einen detektierten Wert als ein zweites Ausgabesignal auszugeben; eine Berechnungseinheit, um eine Mehrzahl von Ausgabekorrekturfaktoren einzustellen, um die Lasermodule unter Verwendung der Mehrzahl von ersten Ausgabesignalen und dem zweiten Ausgabesignal entsprechend zu steuern; und eine Steuereinheit, um die Mehrzahl von Betriebsleistungseinheiten unter Verwendung der Mehrzahl von Ausgabekorrekturfaktoren zu steuern; und wobei die Mehrzahl von Ausgabekorrekturfaktoren jeweils eingestellt wird, um es zu ermöglichen, dass die Gesamtlaserausgabe auf einem konstanten Wert gehalten wird.
Verfahren zum Steuern einer Ausgabe einer Laservorrichtung, wobei das Verfahren umfasst: einen ersten Schritt des Einstellens von Referenzinformation eines Vorrichtungszustands einer Laservorrichtung, die eine Mehrzahl von Lasermodulen umfasst; einen zweiten Schritt des Speicherns der Referenzinformation in einer Speichereinheit; einen dritten Schritt des periodischen Prüfens des Vorrichtungszustands; einen vierten Schritt des Vergleichens des durch das Prüfen identifizierten Vorrichtungszustands mit der Referenzinformation; und einen fünften Schritt des Berechnens einer Mehrzahl von Ausgabekorrekturfaktoren zur entsprechenden Steuerung der Lasermodule basierend auf einem Ergebnis des Vergleichs, wobei der Vorrichtungszustand der Laservorrichtung Laserausgaben der Lasermodule, Betriebsströme und Betriebsspannungen der Lasermodule und eine Gesamtlaserausgabe nach dem Koppeln der Laserausgaben der Mehrzahl von Lasermodulen umfasst, und wobei die Mehrzahl der berechneten Ausgabekorrekturfaktoren Werte sind, die den Vorrichtungszuständen der Lasermodule entsprechen.
Verfahren zum Steuern der Ausgabe einer Laservorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei der fünfte Schritt die Mehrzahl von Ausgabekorrekturfaktoren so berechnet, dass diese nicht einen oberen Grenzwert überschreiten.
Verfahren zum Steuern einer Ausgabe einer Laservorrichtung gemäß Anspruch 5 oder 6, wobei der erste Schritt die Referenzinformation des Vorrichtungszustands zu einem Zeitpunkt einstellt, der basierend auf einer erwarteten Lebensdauer jedes der Lasermodule eingestellt ist.
Verfahren zum Steuern einer Ausgabe einer Laservorrichtung gemäß einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei der dritte Schritt den Vorrichtungszustand nach einer bestimmten Operation prüft, die nach dem Start der Lasermodule durchgeführt wird.