JPH02194579A - 高周波放電励起レーザ装置 - Google Patents
高周波放電励起レーザ装置Info
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- JPH02194579A JPH02194579A JP1013560A JP1356089A JPH02194579A JP H02194579 A JPH02194579 A JP H02194579A JP 1013560 A JP1013560 A JP 1013560A JP 1356089 A JP1356089 A JP 1356089A JP H02194579 A JPH02194579 A JP H02194579A
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- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 6
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 abstract 2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/10—Controlling the intensity, frequency, phase, polarisation or direction of the emitted radiation, e.g. switching, gating, modulating or demodulating
- H01S3/13—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude
- H01S3/131—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation
- H01S3/134—Stabilisation of laser output parameters, e.g. frequency or amplitude by controlling the active medium, e.g. by controlling the processes or apparatus for excitation in gas lasers
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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。
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〕
本発明は金属などの切断加工等に用いる大出力用の高周
波放電励起レーザ装置に関し、さらに詳細にはレーザ出
力ゼロ時の放電を安定に維持できるようにした高周波放
電励起レーザ装置に関する。
波放電励起レーザ装置に関し、さらに詳細にはレーザ出
力ゼロ時の放電を安定に維持できるようにした高周波放
電励起レーザ装置に関する。
高周波放電励起レーザ装置はシングルモードの高出力の
レーザ光が得られるので、金属加工等に広く使用される
ようになった。このような高周波放電励起レーザ装置で
は、加ニブログラム等によリレーザの発振を制御してお
り、運転中でも加工を行わない時にはレーザの発振はベ
ース放電状態となっていて、加工指令を受けることによ
って、シャッタを開き、所定の出力でレーザを発振し、
加工を行っている。
レーザ光が得られるので、金属加工等に広く使用される
ようになった。このような高周波放電励起レーザ装置で
は、加ニブログラム等によリレーザの発振を制御してお
り、運転中でも加工を行わない時にはレーザの発振はベ
ース放電状態となっていて、加工指令を受けることによ
って、シャッタを開き、所定の出力でレーザを発振し、
加工を行っている。
従って、加工特機時はペース放電状態に放電管を保つ必
要がある。このために従来は補助用の放電電極を使用し
て、出力ゼロで放電のみ行うように制御していた。
要がある。このために従来は補助用の放電電極を使用し
て、出力ゼロで放電のみ行うように制御していた。
このために、レーザ励起を行うための電極以外に補助電
極を必要とし、放電管の構成が複雑になっていた。また
、補助電極のための電源の供給も必要となり、レーザ励
起用の高周波電源の構成も複雑になる。
極を必要とし、放電管の構成が複雑になっていた。また
、補助電極のための電源の供給も必要となり、レーザ励
起用の高周波電源の構成も複雑になる。
また、補助電極を使用せずにレーザ励起用の主電極だけ
で、レーザ出力をゼロにして放電のみを継続するのは困
難である。
で、レーザ出力をゼロにして放電のみを継続するのは困
難である。
本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、簡
単な構成で、加工特機時の放電を安定に制御するように
した高周波放電励起レーザ装置を提供することを目的と
する。
単な構成で、加工特機時の放電を安定に制御するように
した高周波放電励起レーザ装置を提供することを目的と
する。
本発明では上記課題を解決するために、放電管に高周波
電圧を印加してレーザ発振を生起させる高周波放電励起
レーザ装置において、放電管からの放電光を測定する光
測定手段を有し、前記放電光を帰還信号として、レーザ
用電源の出力を制御して、レーザ出力ゼロ時の放電を安
定に制御することを特徴とする高周波放電励起レーザ装
置が、 提供される。
電圧を印加してレーザ発振を生起させる高周波放電励起
レーザ装置において、放電管からの放電光を測定する光
測定手段を有し、前記放電光を帰還信号として、レーザ
用電源の出力を制御して、レーザ出力ゼロ時の放電を安
定に制御することを特徴とする高周波放電励起レーザ装
置が、 提供される。
また、放電光に換えて、放電管周辺の温度を帰還信号と
して、レーザ出力ゼロ時の放電を安定に制御することを
特徴とする高周波放電励起レーザ装置が、 提供される。
して、レーザ出力ゼロ時の放電を安定に制御することを
特徴とする高周波放電励起レーザ装置が、 提供される。
(作用〕
レーザ出力は放電管内の放電領域と密接な関係がある。
従って、放電領域が出力ゼロで放電を安定に持続できる
放電領域を放電光から検出して、出力ゼロ時の放電を安
定に制御する。
放電領域を放電光から検出して、出力ゼロ時の放電を安
定に制御する。
また、放電領域の長さは間接的に放電管周辺の温度と相
関関係があり、放電管周辺の温度によってもレーザ出力
ゼロ時の放電を安定に制御する。
関関係があり、放電管周辺の温度によってもレーザ出力
ゼロ時の放電を安定に制御する。
以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説明する。
第1図は本発明のレーザ出力制御方法を実施するための
NCレーザ装置のハードウェアの構成図である。図にお
いて、プロセッサ1はNCレーザ装置全体を制御する。
NCレーザ装置のハードウェアの構成図である。図にお
いて、プロセッサ1はNCレーザ装置全体を制御する。
出力制御回路2は出力指令値を電流指令値に変換して出
力し、その内部にディジタル値をアナログ出力に変換す
るDAコンバータを内蔵している。レーザ用電源3は商
用電源を整流して、出力制御回路2からの指令に応じた
2MHz程度の高周波電力を出力する。
力し、その内部にディジタル値をアナログ出力に変換す
るDAコンバータを内蔵している。レーザ用電源3は商
用電源を整流して、出力制御回路2からの指令に応じた
2MHz程度の高周波電力を出力する。
放電管4の内部にレーザガスを循環させ、これにレーザ
用電源3からの高周波電力を印加して放電させることに
よってレーザガスを励起し、誘導放出によりレーザ光を
出力する。全反射鏡5と出力鏡6はレーザ発振器を構成
し、レーザ光はこの全反射鏡5と出力鏡6間を往復する
ことにより、励起されたレーザガスからエネルギーを受
けて、増幅され、出力鏡6から一部が外部に出力される
。
用電源3からの高周波電力を印加して放電させることに
よってレーザガスを励起し、誘導放出によりレーザ光を
出力する。全反射鏡5と出力鏡6はレーザ発振器を構成
し、レーザ光はこの全反射鏡5と出力鏡6間を往復する
ことにより、励起されたレーザガスからエネルギーを受
けて、増幅され、出力鏡6から一部が外部に出力される
。
出力されたレーザ光9は、後述するシャッタ23が開い
ている時には、ペンダミラー7で方向を変え、集光レン
ズ8によって、ワーク17の表面に照射される。
ている時には、ペンダミラー7で方向を変え、集光レン
ズ8によって、ワーク17の表面に照射される。
メモリ10には加ニブログラム及びパラメータ等が格納
されており、バッテリバックアップされたCMO3等が
使用される。
されており、バッテリバックアップされたCMO3等が
使用される。
位置制御回路11の出力はサーボアンプ12によって増
幅され、サーボモータ13を回転制御し、ボールスクリ
ュー14及びナツト15によってテーブル16の移動を
移動させ、ワーク17の位置を制御する。ここでは、位
置制御回路11等は1軸分のみ表しであるが、実際には
テーブル16を制御するために2軸分の位置制御回路等
が必要であるが、その構成は同じであるので省略しであ
る。
幅され、サーボモータ13を回転制御し、ボールスクリ
ュー14及びナツト15によってテーブル16の移動を
移動させ、ワーク17の位置を制御する。ここでは、位
置制御回路11等は1軸分のみ表しであるが、実際には
テーブル16を制御するために2軸分の位置制御回路等
が必要であるが、その構成は同じであるので省略しであ
る。
表示装置18は、テーブルの位置、加工速度、加工形状
等を表示し、CRT或いは液晶表示装置等が使用される
。
等を表示し、CRT或いは液晶表示装置等が使用される
。
シャッタ23は加工時以外はレーザ光を遮断し、表面に
金メツキが施された銅板またはアルミ板によって構成さ
れている。シャッタ23はプロセッサ1の指令に基づい
て開閉し、閉時には出力鏡6から出力されたレーザ光9
を反射して外部に出力させない機能を有する。
金メツキが施された銅板またはアルミ板によって構成さ
れている。シャッタ23はプロセッサ1の指令に基づい
て開閉し、閉時には出力鏡6から出力されたレーザ光9
を反射して外部に出力させない機能を有する。
パワーセンサ21はレーザ発振装置の出力パワーを測定
し、全反射鏡5の一部を透過させて出力されたモニター
用レーザ出力を熱電対あるいは光電変換素子等を用いて
測定する。22は放電管4の周辺の温度を測定する温度
センサであり、熱電対が使用される。フォトダイオード
20は放電管4の放電光を検出する。
し、全反射鏡5の一部を透過させて出力されたモニター
用レーザ出力を熱電対あるいは光電変換素子等を用いて
測定する。22は放電管4の周辺の温度を測定する温度
センサであり、熱電対が使用される。フォトダイオード
20は放電管4の放電光を検出する。
これらのパワーセンサ21、温度センサ22及びフォト
ダイオード20はそれぞれ、放電管4の放電状態を検出
して、レーザ加工特機時、すなわちレーザ出力ゼロ時の
放電状態を安定に制御するための帰還信号として使用さ
れる。このために、この帰還信号は入力制御回路19に
入力される。
ダイオード20はそれぞれ、放電管4の放電状態を検出
して、レーザ加工特機時、すなわちレーザ出力ゼロ時の
放電状態を安定に制御するための帰還信号として使用さ
れる。このために、この帰還信号は入力制御回路19に
入力される。
入力制御回路19は内部にAD変換器と切り換え回路を
有しており、これらセンサからのアナログ信号を受けて
、ディジタル信号に変換し、変換されたディジタル信号
はプロセッサ1によって読み取られる。これらのセンサ
からの帰還信号を使用して、レーザ出力ゼロ時の放電状
態を安定に制御する。
有しており、これらセンサからのアナログ信号を受けて
、ディジタル信号に変換し、変換されたディジタル信号
はプロセッサ1によって読み取られる。これらのセンサ
からの帰還信号を使用して、レーザ出力ゼロ時の放電状
態を安定に制御する。
なお、第1図では、レーザガスの循環のための送風機及
びレーザガスの冷却器は省略しである。
びレーザガスの冷却器は省略しである。
第2図は放電管への電力とレーザ出力の関係を示す図で
ある。図では横軸は放電管4への人力電力、縦軸はレー
ザ出力である。放電管4への入力電力を徐々に上げてい
くと、点Paで放電状態になるが、レーザ出力はゼロで
ある。次に入力電力が点Pbを過ぎると、レーザ出力は
図のように上昇する。従って、レーザ加工特機時は点P
bO状態が最も望ましい。
ある。図では横軸は放電管4への人力電力、縦軸はレー
ザ出力である。放電管4への入力電力を徐々に上げてい
くと、点Paで放電状態になるが、レーザ出力はゼロで
ある。次に入力電力が点Pbを過ぎると、レーザ出力は
図のように上昇する。従って、レーザ加工特機時は点P
bO状態が最も望ましい。
第3図は放電領域と出力の関係を示す図である。
横軸は実際の放N領域と放電可能領域の比である。
すなわち実際の放電領域をPffil、放電可能領域を
PRとすると、両者の比には、 K=Pfl/Pf である。ここでは放電可能領域は放電管4の電極長とほ
ぼ等しい。第3図から明らかなように、Kが点Pcから
点Pdまでの間はレーザ出力はゼロであり、点Pdを越
えると、すなわち放電領域が一定値を越えるとレーザ出
力がほぼKに比例し、Kが1になった後は放電電流密度
の増加によってレーザ出力は増加する。
PRとすると、両者の比には、 K=Pfl/Pf である。ここでは放電可能領域は放電管4の電極長とほ
ぼ等しい。第3図から明らかなように、Kが点Pcから
点Pdまでの間はレーザ出力はゼロであり、点Pdを越
えると、すなわち放電領域が一定値を越えるとレーザ出
力がほぼKに比例し、Kが1になった後は放電電流密度
の増加によってレーザ出力は増加する。
第4図は放電管周辺の詳細図である。第4図では第1図
と同一の要素は同一の符号が付してあり、その説明は省
略する。放電管4の両端には電極24及び25が設けら
れている。この電極はレーザ用電源3に接続されている
。電極24及び25は図では放電管4上に平行に描いで
あるが、らせん状等他の形状であってもよい。第3図の
説明で述べたように、電極24及び25の長さがほぼ放
電可能領域Pfであり、実際の放電領域がPflである
。フォトダイオード20は放電管4内の放電光を検出し
、その信号は第1図で説明したように、入力回路19で
ディジタル信号に変換され、プロセッサ1によって読み
取られる。
と同一の要素は同一の符号が付してあり、その説明は省
略する。放電管4の両端には電極24及び25が設けら
れている。この電極はレーザ用電源3に接続されている
。電極24及び25は図では放電管4上に平行に描いで
あるが、らせん状等他の形状であってもよい。第3図の
説明で述べたように、電極24及び25の長さがほぼ放
電可能領域Pfであり、実際の放電領域がPflである
。フォトダイオード20は放電管4内の放電光を検出し
、その信号は第1図で説明したように、入力回路19で
ディジタル信号に変換され、プロセッサ1によって読み
取られる。
従って、第3図の点Pdでのフォトダイオード20の出
力信号を、最適なレーザ出力ゼロ時の放電領域として検
出し、この放電状態になるように、レーザ電源3の出力
を制御すればよい。また、フォトダイオードに換えて、
フォトトランジスタを使用することもできる。
力信号を、最適なレーザ出力ゼロ時の放電領域として検
出し、この放電状態になるように、レーザ電源3の出力
を制御すればよい。また、フォトダイオードに換えて、
フォトトランジスタを使用することもできる。
第5図は第4図の外観図である。放電管4からの放電光
26をフォトダイオード20で検出している状態を表し
ている。
26をフォトダイオード20で検出している状態を表し
ている。
また、放電領域と周囲温度は一定の関係にあるので、放
電管4の周辺の温度を第1図の熱電対22で測定して、
温度信号を入力回路に帰還し、レーザ出力ゼロ時のレー
ザ出力を制御することもできる。ただし、温度は時定数
が大きいので、放電光の場合にくらべ正確な制御は難し
い。
電管4の周辺の温度を第1図の熱電対22で測定して、
温度信号を入力回路に帰還し、レーザ出力ゼロ時のレー
ザ出力を制御することもできる。ただし、温度は時定数
が大きいので、放電光の場合にくらべ正確な制御は難し
い。
さらに、上記の放電管4からの放電光あるいは温度によ
る制御に加え、全反射鏡5に入射するレーザ光の一部を
透過させ、これをパワーセンサ21で測定して、この信
号を補助的に使用することもできる。すなわち、第3図
の点Pbあるいは第4図の点Pdを越えたときに、これ
をパワーセンサ21で検出して、レーザ用電源3の出力
を低くしてやることができる。勿論これら3個のセンサ
はすべて設ける必要がなく、目的とする出力制御に応じ
て、適宜選択して使用することができる。
る制御に加え、全反射鏡5に入射するレーザ光の一部を
透過させ、これをパワーセンサ21で測定して、この信
号を補助的に使用することもできる。すなわち、第3図
の点Pbあるいは第4図の点Pdを越えたときに、これ
をパワーセンサ21で検出して、レーザ用電源3の出力
を低くしてやることができる。勿論これら3個のセンサ
はすべて設ける必要がなく、目的とする出力制御に応じ
て、適宜選択して使用することができる。
上記の説明では放電の制?ITIは一例としてN CL
−−ザ装置で制御することで説明したがこれ以外の制御
装置でも同様に制御することができる。
−−ザ装置で制御することで説明したがこれ以外の制御
装置でも同様に制御することができる。
以上説明したように本発明の高周波放電励起レーザ装置
によれば、レーザ出力ゼロ時の放電状態を放電管の放電
光あるいは周囲温度によって制御するように構成したの
で、補助電極等を使用しなくても簡単に制御でき、放電
管の構造が簡単になる。
によれば、レーザ出力ゼロ時の放電状態を放電管の放電
光あるいは周囲温度によって制御するように構成したの
で、補助電極等を使用しなくても簡単に制御でき、放電
管の構造が簡単になる。
第1図は本発明の高周波放電励起レーザ装置の一実施例
であるNCレーザ装置のハードウェアの構成図、 第2図は放電管への入力電力とレーザ出力の関係を示す
回、 第3図は放電領域と出力の関係を示す図、第4図は放電
管周辺の詳細図、 第5図は第4図の外観図である。 1−・−・−−−−−−・−プロセッサ2・・−・・・
・−−−一・出力制御回路3・−・・・−・−・・レー
ザ出力電源4−・−・−・・−・放電管 9−・−・−・・−レーザ光 17−・−・−・・−ワーク ・−・入力制御回路 ・・−・−・・・フォトダイオード ・・−・−・パワーセンサ ・−・・・−熱電対 −・−・・・−・・シャッタ ・・−−−−一一放電光 19−・・ 21・= 23・ 、特許出願人 ファナック株式会社 代理人 弁理士 服部毅巖 第2図 c Pd 第3図 第4 図
であるNCレーザ装置のハードウェアの構成図、 第2図は放電管への入力電力とレーザ出力の関係を示す
回、 第3図は放電領域と出力の関係を示す図、第4図は放電
管周辺の詳細図、 第5図は第4図の外観図である。 1−・−・−−−−−−・−プロセッサ2・・−・・・
・−−−一・出力制御回路3・−・・・−・−・・レー
ザ出力電源4−・−・−・・−・放電管 9−・−・−・・−レーザ光 17−・−・−・・−ワーク ・−・入力制御回路 ・・−・−・・・フォトダイオード ・・−・−・パワーセンサ ・−・・・−熱電対 −・−・・・−・・シャッタ ・・−−−−一一放電光 19−・・ 21・= 23・ 、特許出願人 ファナック株式会社 代理人 弁理士 服部毅巖 第2図 c Pd 第3図 第4 図
Claims (3)
- (1)放電管に高周波電圧を印加してレーザ発振を生起
させる高周波放電励起レーザ装置において、放電管から
の放電光を測定する光測定手段を有し、 前記放電光を帰還信号として、レーザ用電源の出力を制
御して、レーザ出力ゼロ時の放電を安定に制御すること
を特徴とする高周波放電励起レーザ装置。 - (2)パワーセンサからの帰還信号を用いてレーザ出力
ゼロ時の放電を安定に制御することを特徴とする高周波
放電励起レーザ装置。 - (3)放電管に高周波電圧を印加してレーザ発振を生起
させる高周波放電励起レーザ装置において、放電管周辺
の温度を測定する温度測定手段を有し、 前記温度を帰還信号として、レーザ用電源の出力を制御
して、レーザ出力ゼロ時の放電を安定に制御することを
特徴とする高周波放電励起レーザ装置。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1013560A JP2644315B2 (ja) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | 高周波放電励起レーザ装置 |
EP90901909A EP0429652B1 (en) | 1989-01-23 | 1990-01-17 | High-frequency discharge-excited laser |
US07/571,647 US5091914A (en) | 1989-01-23 | 1990-01-17 | High-frequency discharge pumping laser device |
PCT/JP1990/000054 WO1990008415A1 (en) | 1989-01-23 | 1990-01-17 | High-frequency discharge-excited laser |
DE69018940T DE69018940T2 (de) | 1989-01-23 | 1990-01-17 | Laser, angeregt durch hf-entladung. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1013560A JP2644315B2 (ja) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | 高周波放電励起レーザ装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02194579A true JPH02194579A (ja) | 1990-08-01 |
JP2644315B2 JP2644315B2 (ja) | 1997-08-25 |
Family
ID=11836561
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1013560A Expired - Lifetime JP2644315B2 (ja) | 1989-01-23 | 1989-01-23 | 高周波放電励起レーザ装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5091914A (ja) |
EP (1) | EP0429652B1 (ja) |
JP (1) | JP2644315B2 (ja) |
DE (1) | DE69018940T2 (ja) |
WO (1) | WO1990008415A1 (ja) |
Families Citing this family (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5177761A (en) * | 1991-10-17 | 1993-01-05 | Spectra-Physics Lasers, Inc. | Gas discharge tube having refractory ceramic coated bore disc for ion laser |
JP2830671B2 (ja) * | 1993-01-07 | 1998-12-02 | 三菱電機株式会社 | レーザ発振器の出力制御装置 |
JP3315556B2 (ja) * | 1994-04-27 | 2002-08-19 | 三菱電機株式会社 | レーザ加工装置 |
US6198762B1 (en) | 1996-09-26 | 2001-03-06 | Yuri Krasnov | Supersonic and subsonic laser with RF discharge excitation |
US5682400A (en) * | 1995-09-27 | 1997-10-28 | Krasnov; Alexander V. | Supersonic and subsonic laser with high frequency discharge excitation |
US6636545B2 (en) | 1996-09-26 | 2003-10-21 | Alexander V. Krasnov | Supersonic and subsonic laser with radio frequency excitation |
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