JPH0250837B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、急激な進歩を見せているレーザメ
ス、レーザ加工機のパワー制御装置に関するもの
である。

従来の技術 従来のレーザ加工機のパワー制御装置では、以
下に示す通りであつた。

レーザ出力を任意に可変するボリユームと、レ
ーザ出力を検出するパワーモニタと、これらの手
段により検出した値の関係式を近似的に求める計
算手段と、関係式を記憶する手段を有し、このレ
ーザ出力を制定するボリユームにより得られるべ
きレーザ出力の算出する線形予測を行う（特開昭
57−107151号公報）。

発明が解決しようとする問題点 レーザ発振管には、出力が変動する要因が多数
存在する。これらは大別して二つの要因に分類出
来る。

一つは、長期的経時変化を生じる要因であり、
一つは短い時間に生じる変動を生じる要因であ
る。

前者は例えば、発振管の全反射鏡、部分反射鏡
の汚れや、光軸のずれ、特に封じ切りの炭酸ガス
レーザ発振管の場合、封じ込められた気体成分の
変化、スパツタリングによる電極の摩耗などが、
考えられる。

後者は、例えばレーザ発振管を冷却する冷却器
のオン・オフによる変動、レーザ発振管点灯後の
熱膨張による変動、全反射鏡、部分反射鏡の熱膨
張などによる変動が挙げられる。

先に説明した線形予測によるパワー制御は、前
者の方に対しては有効な手段であるが、後者の変
動に対しては、全く対処できない。

問題点を解決するための手段 上記問題点を解決する本発明の技術的手段は、
あらかじめレーザ電流値とレーザ光出力を線形化
する線形予測モードと、パワーモニタの出力値を
レーザ発振管電流値にフイードバツクするフイー
ドバツクモードの二つのモードを効果的に用いる
事による。

作 用 この技術的手段による作用は、次のようにな
る。すなわち、線形予測モードを用いる事によつ
てレーザ光出力の長期的経時変化に対応し、フイ
ードバツクモードを使用する事によつて、短い時
間のレーザ出力の変動に対応する事によつて安定
したレーザ光出力を与えるものである。

実施例 本発明の一実施例を、図を参照して説明する。

図は、本発明の一実施例における炭酸ガスレー
ザ加工機のパワー制御装置の構成図である。

レーザ発振管１から出射されるレーザ光２は、
シヤツタ３の開閉により手術または加工する為の
レーザ光の外部照射をコントロールする。また、
シヤツターの表面には、金などの高い反射率を持
つ金属膜がコーテイングしてあり、非反射時には
レーザ光は、この面で鏡面反射され、レーザのパ
ワーを検出するパワーモニタ４の検出部に入射さ
れる。

中央制御部５はレーザ発振管の流れる電流を設
定するレーザ電流設定部６の制御と、レーザ光の
出力を設定するボリユーム７のボリユーム値の検
出とパワーモニタの出力値の検出と、シヤツター
開閉のコントロール８を行なう。また、中央制御
部は、あらかじめレーザ発振管電流値とレーザ光
出力を線形化する線形予測モード９とパワーモニ
タの出力値をレーザ電流値にフイードバツクする
フイードバツクモード１０がある。

次にこの装置の動作を説明する。

レーザ加工機の電源を投入すると、シヤツター
閉のままレーザ発振管は発振する。

中央制御装置は、レーザ発振管電流設定部に、
電流値I_iを設定し、出射するレーザ光の出力P_iを
パワーモニタにより検出する。以上の動作を、少
くとも２点以上の電流値I_iで行なう。求められた
I_i→P_iからスプライン関数等による補間法や最小
２乗法による近似法によりレーザ光出力対のレー
ザ電流値の関数を導出する線形予測関数作成を行
う。

Ｉ＝ｇ（Ｐ） ……(1) 以上の準備動作の後、装置は使用可能となる。

加工者は、任意のレーザの出力をボリユームに
より設定し、中央制御装置は、その出力設定値
P_vplune〔Ｗ〕を検出する。この出力設定値P_vから
ただちに、(1)の関数を用いて、設定すべき電流値
Ｉを決定し、レーザ発振管電流設定部に設定す
る。

外部照射させないシヤツター閉時では、パワー
モニタの時定数ξsec待つてフイードバツクモード
に入る。

フイードバツクモードにおいては、パワーモニ
タの出力値P_npoitprと、出力設定値P_vpluneを比較
し、パワーモニタの出力値P_npoitprの方が大きけれ
ば（小さければ）レーザ発振管電流ＩをΔIだけ
減少（増加）させる。

このモードにおいては、出力設定値P_vpluneのプ
ラス数＋％（マイナス数＋％）の上限値P_high（下
限値P_lpw）を、関数(1)に代入する事により求まる
電流の上限値I_high（下限値I_lpw）としてレーザ発振
管電流Ｉのフイードバツクを行なう。これによつ
て非安定なフイードバツク系を生じる事はない。
また、この上限値、下限値の範囲を、電流Ｉが大
幅に越える場合には、再び、準備段階である線形
予測関数作成を行う。

外部照射させる場合には、シヤツター開の直前
に、フイードバツクなどを行なつて設定されたレ
ーザ発振管電流Ｉを保持し、この電流Ｉにより、
正確なレーザパワーの出射を行う。また、照射中
に、ボリユームの可変が生じた場合、ただちに、
電流Ｉの保持を解除し、変更された出力設定値
P_vpluneに対するレーザ発振管電流値Ｉを(1)式より
求め、設定する。

発明の効果 以上、説明した様に、本発明は、線形予測モー
ドとフイードバツクモードの二つのモードを効果
的に用いる事によつて、レーザ発振管の問題点で
あるレーザ出力の変動を、長期的変化また短い時
間の変動に対しても対応出来、安定したレーザ光
出力を与える。

また、フイードバツクモードにおいて、レーザ
発振管電流値の上限値、下限値を線形予測関数か
ら求め、この範囲で制御するので、非安定なフイ
ードバツク系を生じる事のない、安全なレーザ光
出力を与えることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例におけるレーザ加工機の
パワー制御装置のブロツク図である。 １……レーザ発振器、２……レーザ光、３……
シヤツター、４……パワーモニタ、５……中央制
御部、６……レーザ発振管電流設定部、７……ボ
リユーム、９……線形予測モード、１０……フイ
ードバツクモード。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ レーザ発振器と、このレーザ発振器の内部を
   流れるレーザ発振管電流値を設定するレーザ発振
   管電流設定部と、前記レーザ発振器から出射され
   るレーザ光の外部への照射をコントロールする反
   射板付シヤツターと、この反射板付シヤツターか
   ら反射されるレーザ光のエネルギを測定するパワ
   ーモニタと、レーザ光の出力を設定するボリユー
   ムと前記レーザ発振管電流設定部と前記反射板付
   シヤツターと前記パワーモニタと前記ボリユーム
   とを管理する中央制御部とを備え、中央制御部
   は、あらかじめレーザ発振管電流値とレーザ光出
   力を線形化する線形予測モードと、パワーモニタ
   の出力値をレーザ発振管電流値にフイードバツク
   するフイードバツクモードからなるレーザ加工機
   のパワー制御装置。 ２ 線形予測モードは少くとも２点以上のレーザ
   発振管電流設定部によるレーザ発振管電流値I_i
   と、それに対応するパワーモニタの出力値P_iを検
   出し、 Ｉ＝ｆ（Ｐ） である関数を、最小２乗法または補間法により決
   定する線形予測関数作成手段と要求されるレーザ
   パワーＰから瞬時に、電流値Ｉを決定する電流値
   決定手段を有する特許請求の範囲第１項記載のレ
   ーザ加工機のパワー制御装置。 ３ フイードバツクモードは、ボリユームにより
   決定されたレーザパワーＰのプラス数＋％また
   は、マイナス数＋％の値を前記２記載のＩ＝ｆ
   （Ｐ）の関数に代入し求められたレーザ発振管電
   流値のI_highまたはI_lpwを上限値または下限値とし
   てフイードバツクを行ない、レーザ発振管電流Ｉ
   が、前記上限値、前記下限値を越えた場合は再
   び、線形予測関数作成手段により線形予測関数作
   成を行うことを特徴とする特許請求の範囲第２項
   記載のレーザ加工機のパワー制御装置。