JP2633288B2 - レーザ用電源の調整方法 - Google Patents

レーザ用電源の調整方法

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JP2633288B2 JP63084399A JP8439988A JP2633288B2 JP 2633288 B2 JP2633288 B2 JP 2633288B2 JP 63084399 A JP63084399 A JP 63084399A JP 8439988 A JP8439988 A JP 8439988A JP 2633288 B2 JP2633288 B2 JP 2633288B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はレーザ用電源の調整方法に関し、特に複数の
放電管と複数のレーザ用電源とを有する数値制御レーザ
装置(以後、NCレーザ装置と記す)におけるレーザ用電
源の調整方法に関する。
〔従来の技術〕
炭酸ガスレーザ装置等の気体レーザ装置は、高出力が
得られ、かつ数値制御することにより複雑な形状の加工
が可能なため、金属切断等に広く用いられている。
こうしたNCレーザ装置においては、放電管を直列に結
合し、個々の放電管ごとにレーザ用電源を設けて励起電
圧を供給している。
放電管の有する電気的インピーダンスは放電管ごとに
異なるので、各放電管の出力分担を一定に揃えるには、
レーザ用電源を放電管ごとに調整する必要がある。そこ
で、レーザ用電源にはそれぞれ調整回路が設けられてい
る。このような例として、本願出願人による特願昭62−
12012号がある。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の技術においては、レーザ用電源の調整回路に設
けられた半固定抵抗等をオペレータが個別に操作して調
節せねばならず、調整作業にかなりの時間を要してい
た。
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたもので
あり、複雑な調整作業をオペレータが行う必要のないレ
ーザ用電源の調整方法を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明では上記課題を解決するために、 それぞれ放電管とレーザ用電源と電圧計測手段とを有
する複数のレーザ発振器と数値制御装置とを含むNCレー
ザ装置における前記各レーザ用電源の調整方法にして、 前記数値制御装置は前記各レーザ発振器に対して各々
独立の励起電圧指令を送り、 前記各レーザ用電源はそれぞれの前記励起電圧指令に
基づいて各自の前記放電管に励起電圧を供給し、 前記の各放電管の励起電圧値はそれぞれの前記電圧計
測手段によって計測され、 計測された前記の各励起電圧値は前記数値制御装置へ
フィードバックされて記憶され、 前記数値制御装置は記憶した前記の各励起電圧値と予
め入力されて記憶しておいた励起電圧の目標値との差を
算出し、 前記数値制御装置は前記の差の値が予め入力されて記
憶しておいた一定値よりも大きい場合には該当する前記
レーザ発振器へ送る前記励起電圧指令を前記の差を小さ
くする方向に設定し直して当該レーザ発振器へ送り、 それにより前記の各レーザ発振器の励起電圧値相互間
の差を自動的に無くすることを特徴とするレーザ用電源
の調整方法が 提供される。
また、前記のレーザ用電源調整方法には、それぞれの
レーザ発振器ごとに、バイアス電圧を調整する課程とゲ
インを調整する課程とを含ませることができる。
さらに表示装置の表示画面上に、調整中であることの
表示と、調整中のレーザ用電源の番号の表示と、バイア
ス調整であるか、ゲイン調整であるかの選択枝の表示
と、計測された励起電圧の値の表示と、計測された放電
管電流の値の表示と、レーザ用電源各個の調整が終了し
たか否かの表示とがなされることが好ましい。
〔作用〕
レーザ用電源は、数値制御装置からアナログの励起電
圧指令を受け、これを高周波数、高電圧の励起電圧に変
換して放電管両端に印加する。
各放電管及び各電源の特性が必ずしも一定ではないの
で、数値制御装置は、各レーザ発振器の特性の不平衡を
補償し得るよう調整した励起電圧指令をそれぞれのレー
ザ用電源に伝送する。
本発明においてはその調整を数値制御装置内のソフト
ウェア・プログラムにより行うので、オペレータが調整
用プログラムを起動すれば調整は自動的に行われる。
〔実施例〕
以下本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図に本発明のNCレーザ装置のブロック図を示す。
数値制御装置10は、全体を制御するプロセッサ11とROM1
2と、RAM13と、ラッチ回路14a、14bと、D/Aコンバータ1
5a、15bと、読み込むべきアナログ値を選択する選択信
号を出力する出力回路16と、セレクタ回路17と、A/Dコ
ンバータ18と、CRT制御回路19と、入力回路20とバス21
とを含む。CRT制御回路19は表示信号を出力し、CRT表示
装置22に各種のデータを表示させる。入力回路20は、キ
ーボード23から入力された信号をバス21に伝送する。
数値制御装置10には多数のレーザ発振器を接続するこ
とが出来るが、本実施例では説明を簡単にするために2
つだけのレーザ発振器30a、30bを示す。レーザ発振器30
a、30bにはそれぞれ、レーザ用電源31a、31bと、電圧計
測手段32a、32bと、電流計測手段33a、33bと、放電管34
a、34bとを含む。各放電管34a、34bは、機械的に直列結
合されている。電圧計測手段32a、32bにより計測された
励起電圧値Veは数値制御装置10にフィードバックされ、
セレクタ回路17の奇数番号の入力端子に入力される。同
様にして、電流計側手段33a、33bにより計測された被測
電流値はセレクタ回路17の偶数番号の入力端子に入力さ
れる。
レーザ用電源31a、31bは、それぞれのD/Aコンバータ1
5a、15bからアナログの励起電圧指令CMD(N)を受けて
2メガヘルツの高周波電圧すなわち励起電圧Veを該当す
る放電管34a、34bに供給する装置であり、放電管34a、3
4bを流れる放電管電流Ieが数値制御装置10からの励起電
圧指令CMD(N)に追従するように制御されている。
放電管34a、34bの内部にはレーザ・ガスが循環してお
り、レーザ用電源31a、31bからの高周波励起電圧Veによ
り励起されてレーザ光を発振し、増幅する。
次に調整方法について述べる。まず、CRT表示装置22
に調整画面が表示される。オペレータは、調整用プログ
ラムを走らせるためのソフトキーを押すだけで良い。調
整は自動的に行われ、CRT表示装置22には、プログラム
が現在調整中のレーザ用電源の番号等のデータが次々に
表示されるので、必要があればオペレータは調整の進行
を確認できる。
第2図に、CRT表示装置22への表示の例を示す。
表示画面40において、画面の左上部分41には、レーザ
用電源の調整画面である旨表示される。その下の位置42
には、その時点で調整中のレーザ用電源の番号Nが表示
される。その下の位置43には、調整中の項目が表示され
る。その下の位置44には未調整電源の番号が表示され、
調整を終了したレーザ用電源の番号は自動的に消えてゆ
く。従って、この番号表示が無くなれば、全てのレーザ
用電源の調整が終了したことになる。
その下の枠45には、各項目の調整を終了したか否かが
表示されると共に、調整中の電源が放電管に供給してい
る励起電圧値Ve及び電流値等のデータが表示される。
キー46は、電源調整用プログラムをスタートさせるた
めのスタート・キーである。オペレータによってスター
ト・キー46が押されると表示画面40の右上部分47に「調
整中」の表示が出るので、調整プログラムが順調にスタ
ートしたことを確認することができる。調整がすべて終
了すると、画面右上47に「調整終了」と表示される。
次に、ソフトウェアの処理について説明する。
まず、ソフトウェア・プログラム内の調整回路につい
て説明する。出力指令値をCMDO、ゲイン指定値をCMDG
(N)、バイアス指定値をCMDB(N)とすると、数値制
御装置10からそれぞれのレーザ用電源31a、31bに伝送さ
れる励起電圧指令値CMD(N)は次式で表される。
CMD(N)=CMDO×CMDG(N)+CMDB(N) ここに、Nはレーザ用電源の電源番号である。
出力指令値CMDOは、各レーザ用電源に共通である。こ
の出力指令値CMDOがゼロの場合には、上式により明らか
な如く励起電圧指令値CMD(N)はバイアス指令値CMDB
(N)だけとなるので、放電管にはようやく放電を持続
し得る程度の電圧しか印加されず、レーザ出力は出射さ
れない。出力指令値CMDOを大きくすれば励起電圧指令値
CMD(N)も大きくなり、それに追従してレーザ出力も
増加する。各レーザ発振器に共通の出力指令値CMDOは、
ソフトウェア・プログラム内の調整回路を通ることによ
り、各レーザ発振器の個々の特性に見合った励起電圧指
令値CMD(N)に変換される。
要するに、調整用プログラムは、このソフトウェア内
調整回路のバイアス指令値をCMDB(N)とゲイン指令値
CMDG(N)とを自動設定するためのものである。
次に、調整用プログラムについて、フローチャートに
基づいて説明する。
第3図(a)、(b)及び(c)に調整用プログラム
のフローチャートを示す。図において、Sに続く数字は
ステップ番号である。
〔S1〕調整用画面40を表示する。
〔S2〕調整スタート・キー46が押されるまで待機し、ス
タート・キー46が押されることにより次のステップへ進
む。
〔S3〕表示画面40の右上部47に「調整中」と表示し、電
源調整用プログラム実行中であることを示す。
〔S4〕調整用プログラム内のパラメータの初期化を行
う。すなわち、 (i)バイアス指定値CMDB(N)を、全てのNに対し
て、予め入力されて記憶している標準値CMDBSに設定す
る。
(ii)ゲイン指令値CMDG(N)を、全てのNに対して、
予め入力されて記憶している標準値CMDGSに設定する。
(iii)調整中電源番号Nを1に設定する。
〔S5〕調整中電源番号Nを表示する。
〔S6〕調整中のレーザ発振器30の放電管34が放電中であ
るか否かを判断する。これは励起電圧値と放電管電流値
とから、演算により判断できる。放電していなければS7
へ進む。
〔S7〕励起電圧指令CMD(N)としてランプ指令を出力
して、放電管34に放電を起こさせる。第4図にこのラン
プ指令の例を示す。図において横軸は時間であり、縦軸
は励起電圧指令値CMD(N)である。鋸歯状に漸増する
電圧指令を与えて放電を促し、放電を確認したのちにバ
イアス指定値CMDB(N)のレベルまで下げる。
〔S8〕調整中電源に対して行う調整が、バイアス調整で
あるかゲイン調整であるかを自己判断する。両方とも未
調整であればバイアス調整プログラムに分岐し、バイア
ス調整が既に終了していればゲイン調整プログラムに分
岐する。
〔S9〕出力指令値CMDOとして、 CMDO=0 を与える。従って、レーザ用電源31に伝送される励起電
圧指定値CMD(N)は、 CMD(N)=CMDB(N) となり、放電管34にはバイアス電圧のみが印加される。
〔S10〕セレクタ回路17が奇数番号(2N−1)を選択す
るよう信号を送り、調整中電源の励起電圧(放電管電
圧)の値Veを読み取り、この値をA/D変換器18にてディ
ジタル値に変換し、メモリ13に記憶するとともに画面40
に表示する。
〔S11〕セレクタ回路17への信号を偶数番号(2N)とし
て調整中のレーザ発振器の放電管電流の値を読み取り、
この値をA/D変換器18にてディジタル値に変換し、メモ
リ13に記憶するとともに画面40に表示する。
〔S12〕予め入力されて記憶して置いたバイアス電圧の
目標値Vt1とS10で読み込んだ励起電圧値Veとを比較す
る。目標値Vt1と励起電圧値Veとの差の値が、予め入力
されて記憶しておいた一定値以内であればS14へ進み、
その一定値を超過するならばS13へ進む。
〔S13〕読み込んだ励起電圧値Veがバイアス電圧の目標
値Vt1よりも高すぎるならば、バイアス指令値CMDB
(N)を改めて CMDB(N)=CMDB(N)−k に設定する。すなわち、バイアス指定値CMDB(N)をk
だけ小さく再設定する。
また、読み込んだ励起電圧値Veがバイアス電圧の目標
値Vt1よりも低過ぎるならば、バイアス指令値CMDB
(N)を改めて CMDB(N)=CMDB(N)+k に設定する。すなわち、バイアス指定値CMDB(N)をk
だけ大きく再設定する。
ここにkは、予め入力されて記憶して置いた正の定数
である。
〔S14〕出力指令値CMDOとして、 CMDO=Vg を与える。従って、レーザ用電源31に伝送される励起電
圧指定値CMD(N)は、 CMD(N)=Vg×CMDG(N)+CMDB(N) となる。ここにVgは、ゲイン調整をする際の出力指令値
CMDOとして適切に選定された設定値であり、予め入力さ
れて記憶されている。
〔S15〕S10と全く同じ処理であり、励起電圧値Veを読み
取り、記憶するとともに画面40に表示する。
〔S16〕S11と全く同じ処理であり、放電管電流を読み取
り、記憶するとともに画面40に表示する。
〔S17〕予め入力されて記憶しておいた第2の目標値、
すなわちゲイン調整に際しての励起電圧の目標値Vt2
と、S15で読み込んだ励起電圧値Veとを比較する。
目標値Vt2と読み込んだ励起電圧値Veとの差の値が、
予め入力されて記憶しておいた一定値を超過するならば
S18へ進み、その一定値以内であればS19へ進む。
〔S18〕読み込んだ励起電圧値Veが第2の目標値Vt2より
も高過ぎるならば、ゲイン指令値CMDG(N)を改めて CMDG(N)=CMDG(N)−h に設定する。すなわち、ゲイン指令値CMDG(N)をhだ
け小さく再設定する。
また、読み込んだ励起電圧値Veが第2の目標値Vt2よ
りも低過ぎるならば、ゲイン指令値CMDG(N)を改めて CMDG(N)=CMDG(N)+h に設定する。すなわち、ゲイン指令値CMDG(N)をhだ
け大きく再設定する。
ここにhは、予め入力されて記憶して置いた正の定数
である。
〔S19〕調整中電源番号Nに1を加え、次の電源の調整
に移る。ただし、全ての電源の調整が終了していれば、
S20へ進む。
〔S20〕表示画面4に「調整終了」と表示し、調整プロ
グラムは終了する。
このように、調整スタート・キー46を押せば、以後の
調整はプログラムに従って自動的に行われる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によればオペレータは、
錯雑な調整作業を行う必要がなくなる。
また、放電管の経年変化等による各レーザ発振器間の
アンバラスも、定期的に調整プログラムを走らせて再調
整するだけで除去し得る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を実施する為の数値制御レーザ装置のブ
ロック図、 第2図はCRT表示装置の表示画面の例を示す説明図、 第3図(a)、(b)及び(c)は本発明のソフトウェ
アのフローチャート、 第4図はランプ指令出力の例を示すグラフである。 10……数値制御装置 11……プロセッサ 12……ROM 13……RAM 14a、14b……ラッチ回路 15a、15b……D/Aコンバータ 16……出力回路 17……セレクタ回路 18……A/Dコンバータ 19……CRT制御回路 20……入力回路 21……バス 22……表示装置 23……キーボード 30a、30b……レーザ発振器 31a、31b……レーザ用電源 32a、32b……電圧計測手段 33a、33b……電流計測手段 34a、34b……放電管 40……表示画面 41……表示画面40の左上部 42……電源番号表示装置 43……調整項目表示位置 44……未調整電源表示位置 45……データ表示位置 46……調整スタート・キー 47……表示画面40の右上部

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】それぞれ放電管とレーザ用電源と電圧計測
    手段とを有する複数のレーザ発振器と数値制御装置とを
    含む数値制御レーザ装置における前記各レーザ用電源の
    調整方法において、 前記数値制御装置は前記各レーザ発振器に対して各々独
    立の励起電圧指令を送り、 前記各レーザ用電源はそれぞれの前記励起電圧指令に基
    づいて各自の前記放電管に励起電圧を供給し、 前記の各放電管の励起電圧値はそれぞれの前記電圧計測
    手段によって計測され、 計測された前記の各励起電圧値は前記数値制御装置へフ
    ィードバックされて記憶され、 前記数値制御装置は記憶した前記の各励起電圧値と予め
    入力されて記憶しておいた励起電圧の目標値との差を算
    出し、 前記数値制御装置は前記の差の値が予め入力されて記憶
    しておいた一定値よりも大きい場合には該当する前記レ
    ーザ発振器へ送る前記励起電圧指令を前記の差を小さく
    する方向に設定し直して当該レーザ発振器へ送り、それ
    により前記の各レーザ発振器の励起電圧値相互間の差を
    自動的に無くする事を特徴とするレーザ用電源の調整方
    法。
  2. 【請求項2】前記調整はバイアス調整及びゲイン調整で
    あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のレー
    ザ用電源の調整方法。
  3. 【請求項3】レーザ用電源の番号、バイアス調整選択
    枝、ゲイン調整選択枝、励起電圧、放電管電流、調整の
    完了及び調整の未完了が表示装置に表示されることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項記載のレーザ用電源の調
    整方法。
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