JP7189674B2 - レーザ加工機およびその電源装置 - Google Patents
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Description
図4は、第1の実施の形態に係るレーザ装置100のブロック図である。レーザ装置100は、レーザ発振器110、電源装置120、レーザ制御装置140、光検出器180、を備える。
DR=Te/Tp
第2検出信号Vs2は、パルスレーザの実効強度Ieffにタイミング信号S1のデューティ比DRを乗じた量に比例する。言い換えれば、実効強度Ieffの検出値は、以下の式で表される。
Ieff∝Vs2/DR
デューティ比DRが一定と仮定すると、第2検出信号Vs2は実効強度Ieffを表す。
図7は、第1実施例に係るレーザ制御装置140Aのブロック図である。レーザ制御装置140Aの主要部は、PLC(Programmable Logic Controller)のようなデジタル回路で構成される。簡単のため、タイミング信号S1の繰り返し周波数およびパルス幅、言い換えればデューティ比は一定であるとする。
タイミング信号S1のデューティ比DRが変化する場合、すなわちタイミング信号S1のパルス幅(励振時間)と、繰り返し周波数の少なくとも一方が変化する状況を考える。上述のように、第2検出信号Vs2(DVs2)は、パルスレーザの実効強度Ieffにデューティ比DRを乗じた量を表す。したがって、デューティ比DRが可変するシステムにおいては、デューティ比DRに応じて、第2検出信号DVs2もしくはその目標値DREFをスケーリングすればよい。
図10は、第3実施例に係るレーザ制御装置140Cのブロック図である。補正部144Cは、第2検出信号DVs2が、目標値DREFにデューティ比DRを乗じた値DREF’(=DREF×DR)に近づくように、補正量DCMPを調整する。補正部144Cは、図9の補正部144Bの除算器164に代えて乗算器166を備える。
図11は、第4実施例に係るレーザ制御装置140Dのブロック図である。補正部144Dは、発光時間Teと繰り返し周期Tpそれぞれを個別に検出してもよい。発光周期Teは、タイミング信号S1のパルス幅を用いてもよい。
第1の実施の形態では、パルスレーザLpの実効強度を目標値に安定化したが、本発明の適用はその限りでない。レーザの用途、加工の種類によっては、パルス当たりのエネルギーが加工精度に影響を及ぼす場合がある。この場合、パルス当たりのエネルギーを目標値に安定化してもよい。
110 レーザ発振器
120 電源装置
140 レーザ制御装置
142 平滑化回路
144 補正部
146 励振信号発生器
150 A/Dコンバータ
152 減算器
154 フィードバックコントローラ
156 加算器
158 メモリ
160 D/Aコンバータ
162 A/Dコンバータ
164 除算器
166 乗算器
170 デューティ比検出器
172 二値化回路
174 平滑化回路
180 光検出器
200 直流電源
202 バンクコンデンサ
204 DCリンク
210 充電回路
230 充電コントローラ
300 高周波電源
302 昇圧トランス
310 インバータ
S1 タイミング信号
S2 強度指令
S3 位置制御信号
900 レーザ加工機
910 光学系
920 加工機制御装置
930 ステージ
Lp パルスレーザ
S1 タイミング信号
S2 強度指令
S3 位置制御信号
S4 励振信号
S5 電圧指令
Claims (5)
- パルス状のタイミング信号を発生する加工機制御装置と、
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器にバースト状の高周波電圧を供給する電源装置と、
前記レーザ発振器から出力されるパルスレーザを検出し、パルス状の第1検出信号を生成する光検出素子と、
前記タイミング信号に応じて、前記電源装置に励振信号を与えて前記高周波電圧を発生させるとともに、前記第1検出信号を平滑化して第2検出信号を生成し、前記第2検出信号にもとづいて前記電源装置の状態を調節する制御装置と、
を備え、
前記タイミング信号のデューティ比は可変であり、
前記制御装置は、前記パルスレーザの発光時間と繰り返し周期の割合であるデューティ比を検出するデューティ比検出器をさらに備え、前記デューティ比に応じて、前記第2検出信号またはその目標値をスケーリングし、
前記デューティ比検出器は、
前記第1検出信号を二値化して第3検出信号を生成し、前記第3検出信号を平滑化して前記デューティ比を示す第4検出信号を生成することを特徴とするレーザ加工機。 - 前記制御装置は、前記高周波電圧の振幅を調節することを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工機。
- 前記制御装置は、前記高周波電圧の発生時間を調節することを特徴とする請求項1に記載のレーザ加工機。
- パルス状のタイミング信号にもとづきレーザ発振器を駆動する電源装置であって、
直流電圧を生成する直流電源と、
前記直流電圧を高周波電圧に変換し、前記タイミング信号に応じてバースト状の前記高周波電圧を前記レーザ発振器に供給する高周波電源と、
前記レーザ発振器から出力されるパルスレーザを検出し、パルス状の第1検出信号を生成する光検出素子と、
前記第1検出信号を平滑化して第2検出信号を生成し、前記第2検出信号にもとづいて前記直流電源の前記直流電圧、および前記高周波電源の動作時間の少なくとも一方を調節するレーザ制御装置と、
を備え、
前記タイミング信号のパルス幅および/または周波数は可変であり、
前記レーザ制御装置は、前記パルスレーザの発光時間と繰り返し周期の割合であるデューティ比を検出するデューティ比検出器をさらに備え、前記デューティ比に応じて、前記第2検出信号またはその目標値をスケーリングし、
前記デューティ比検出器は、前記第1検出信号を二値化して第3検出信号を生成し、前記第3検出信号を平滑化して前記デューティ比を示す第4検出信号を生成することを特徴とする電源装置。 - パルス状のタイミング信号を発生する加工機制御装置と、
レーザ発振器と、
前記レーザ発振器にバースト状の高周波電圧を供給する電源装置と、
前記レーザ発振器から出力されるパルスレーザを検出し、パルス状の第1検出信号を生成する光検出素子と、
前記タイミング信号に応じて、前記電源装置に励振信号を与えて前記高周波電圧を発生させるとともに、前記第1検出信号を平滑化して第2検出信号を生成し、前記第2検出信号にもとづいて前記電源装置の状態を調節する制御装置と、
を備え、
前記制御装置は、前記第1検出信号を入力として前記第2検出信号を出力する、アナログ回路で構成された平滑化回路を含み、前記平滑化回路の時定数は、前記第1検出信号の周期の5倍~50倍であることを特徴とするレーザ加工機。
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