JPH01258884A - レーザ用電源の調整方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

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（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、オペレークが調整用
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
ＲＯＭ１２と、ＲＡＭ１３と、ラッチ回路１４ａ、１４
ｂと、Ｄ／Ａコンバータ１５ａ、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１
６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、ＣＲ７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３０ａ、３０ｂにはそれぞれ、レーザ用型５３１ａ
、３１ｂと、電圧計測手段３２ａ、３２ｂと、電流計測
手段３３ａ、３３ｂと、放電管３４ａ、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、電流計測手段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１５ａ、１５ｂからアナログの励起電圧指令ＣＭ
Ｄ　（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、３４ｂを流れる放電管電
流■ｅ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、ＣＲ７表示装置２
２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、ＣＲ７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、ＣＲ７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、ゲイン指令値をＣＭ
ＤＣ（Ｎ）　、バイアス指令値を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３
１ａ、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）＝ＣＭＤＯＸＣＭＤＧ　（Ｎ）＋ＣＭＤ
Ｂ　（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４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ＣＭＤＣ（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。

（Ｓｌ）ｉＪＭ整用画用画面４０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、 （１）バイアス指令値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。

（１１）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ＣＭＤＯＳ
に設定する。

（ｉｉｉ）調整中電源番号Ｎを１に設定する。

（Ｓ５）ｆｆｌ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令値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１判断する０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、 ＭＤＯ−０ を与える。従って、レーザ用電源３１に伝送される励起
電圧指令値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
。

（３１０）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１
８にそ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。

（Ｓｌｌ）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Ｖｔｌと３１０で読み込んだ励起電圧値Ｖｅと
を比較する。目標値Ｖｔｌ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−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Ｖｔｌよりも高すぎるならば、バイアス指令値Ｃ
ＭＤＢ　（Ｎ）を改めて ＣＭＤＢ　（Ｎ）＝ｃＭＤＢ　（Ｎ）−ｋに設定する。

すなわち、バイアス指令値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Ｖｔｌよりも低過ぎるならば、バイアス指令値ＣＭＤ
Ｂ　（Ｎ）を改めて ＣＭＤＢ　（Ｎ）＝ＣＭＤＢ　（Ｎ）＋ｋに設定する。

すなわち、バイアス指令値ＣＭＤＢ（Ｎ）をｋだけ太き
（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、レーザ川霧ｒＡ３１に伝送される励
起電圧指令値ＣＭＤ　（Ｎ）は、 ＣＭＤ　（Ｎ）＝ＶｇＸＣＭＤＧ’（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
（ＩＩＣＭ　Ｄ　Ｏ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。

［５１５）ＳＩＯと全く同じ処理であり、励起電圧値Ｖ
ｅを読み取り、記憶するとともに画面４０に表示する。

［５１６）Ｓｌｌ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Ｖｔ
２と、３１５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３１Ｂへ進み、その一定値以内であればＳ１９へ進む
。

（３１８）読み込んだ励起電圧値Ｖｅが第２の目標値Ｖ
ｔ２よりも高過ぎるならば、ゲイン指令値ＣＭＤＣ（Ｎ
）を改めて ＣＭＤＧ　（Ｎ）＝ＣＭＤＣ（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ＣＭＤＣ（Ｎ）を
改めて ＣＭＤＧ　（Ｎ）＝ＣＭＤＣ（Ｎ）＋ｈに設定する。す
なわち、ゲイン指令値ＣＭＤＣ（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）１１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。

（５２０）表示画面４０に「調整終了ｊ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、諸
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。 ｌＯ−・−・−・−・−・数値制御装置Ｉ　Ｌ−−−−
−−・−・・・・〜プロセッサｌ　２−・・・−−−−
−−−−ＲＯＭｌ　　３−−−−・−・−・−ＲＡＭ １４ａ、１４ｂ・・−・−・・・・−・ラッチ回路１５
ａ、１５　ｂ＝−−−−−−−−−−−−Ｄ／Ａコンバ
ータ１６〜・−−−−−・−−−−−−一出力回路１７
−−−−−・−・−・セレクタ回路１８・・・・−・−
−ｍ＝−〜・Ａ／Ｄコンバータ１９−・−−−−−−−
−ＣＲＴ制御回路２０−・−・−・−−一一−−入力回
路２１−−−−−−−−−−−−・−バス２２−−−−
−−−−−−−−−一表示装置２３−・−−−−一・−
・−・−キーボード３０ａ、３０ｂ−・−・・・・・・
・−−−−−−レーザ発振器３１ａ、３１ｂ・・・−・
−・−一−−−−・−レーザ用電源３２ａ、３２ｂ−・
・−・・−・−・・−電圧計測手段３３ａ、３３　ｂ−
・・−・・・・・−電流計測手段３４　ａ　、　３４　
ｂ−−−−−−−−−−一放電管４０−−−−−−−−
・−−−−−一表示画面４１−一−−−−・・−・表示
画面４０の左上部４２〜・−−−−−・−−一−−−電
源番号表示装置４３−・−・−−−−一・−調整項目表
示位置４４・・・〜・−・−・−未調整電源表示位置４
５−・−−−−−・・−・−データ表示位置４６・−−
−ｍ＝・−・・・−・−言周整スタート・キー４７・−
・−・・・−・−・・−表示画面４０の右上部特許出願
人　ファナック株式会社 代理人　　　弁理士　　服部毅巖 ５１２　　図 Ｍ３　図（ａ） Σ 寸 法

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （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. （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. （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。