JPH0661556A - レーザ発振装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 特定の指令が入力したときの応答時間を短縮
する。 【構成】 制御装置１１は、「レーザ立ち上げ」指令を
入力したときは、ガス交換装置１２及び冷却装置１３を
駆動する。また、制御装置１１は、「レーザＯＮ」指令
若しくは「レーザＯＦＦ」指令を入力したときは割込処
理１１ａにより電源装置１４を駆動若しくは停止する。
電源装置１４は、パルス発生装置１６からのパルス信号
に基づいて共振器１５に放電電流を出力する。従って、
「レーザＯＮ」指令若しくは「レーザＯＦＦ」指令が与
えられたときは、制御装置１１の割込処理により直ちに
共振器１５からのレーザ光の出力若しくは出力停止する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外部指令或は異常指令
などの特定指令に基づいて動作する機能を有するレーザ
発振装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６はこの種のレーザ発振装置の一例を
示している。この図６において、制御装置１は、外部か
らレーザ発振装置に入力される指令を処理する。即ち、
制御装置１は、外部から「立ち上げ」指令を入力する
と、ガス交換装置２及び冷却装置３を駆動する。ガス交
換装置２は、共振器４の内部を一旦真空にした上で、共
振器４の内部のレーザガスをレーザ発振が可能な状態に
維持する。冷却装置３は、共振器４及び電源装置６の温
度を一定値以下に保つ。制御装置１は、ガス交換装置２
及び冷却装置３の起動が終了した状態で外部に対して
「立ち上げ完了」の応答信号を出力すると共に、その応
答信号の出力後に外部から「レーザＯＮ」の指令を入力
すると電源装置６を起動する。電源装置６は、起動状態
でパルス発生装置７からのパルス信号に応じた放電電流
を共振器４に出力する。これにより、電源装置６からの
放電電流により共振器４の内部に放電が発生するので、
それに応じて共振器４からレーザ光が出力される。ま
た、制御装置１は、外部から「レーザＯＦＦ」の指令を
入力すると電源装置６を停止するので、共振器４からの
レーザ光の出力も停止する。

【０００３】また、上述のようにレーザ光の出力を停止
する場合として、異常発生に対処する場合がある。つま
り、レーザ発振装置にはこれを構成する内部装置の異常
監視を行いながら運転するものがあり、異常発生時には
レーザ光の出力を緊急停止するようになっている。

【０００４】図７はこの種のレーザ発振装置の一例を示
している。この図７において、ガス交換装置２は、共振
器４内部を一旦真空にしたうえで、共振器４内部にレー
ザガスを供給し、共振器４内部のレーザガスをレーザ発
振が可能な状態に保つ。このとき、供給すべきレーザガ
スの圧力が不足していたときは、ガス交換装置２は、
「ガス圧不足異常」信号を制御装置１に出力する。そし
て、制御装置１は、共振器４内部のレーザガスの圧力が
一定の範囲から逸脱したときは、「共振器ガス圧異常」
と判定する。

【０００５】冷却装置３は、共振器４及び電源装置６の
温度を一定以下に保つように動作する。このとき、冷却
装置３は、自己に異常があるときは「冷却装置異常」信
号を制御装置１に出力する。そして、制御装置１は、レ
ーザ発振器内部を循環する冷却水量が基準値を下回った
ときは、「冷却水流量不足異常」と判定する。

【０００６】電源装置６は放電電流を共振器４内部に出
力するもので、共振器４からは放電電流に応じたレーザ
光が出力される。この電源装置６は、自己に異常がある
ときは「電源盤異常」信号を制御装置１に出力する。

【０００７】光センサ８は、レーザ光の強さに応じた信
号レベルの電気信号を制御装置１に出力する。このと
き、レーザ運転時に被加工物の表面反射が大きいとき
は、光センサ８からの電気信号の信号レベルは正常時に
比べて大きな値となるので、制御装置１は、「高反射異
常」と判定する。

【０００８】制御装置１は、上述のような各種異常が発
生したと判断したときは、異常の種類に応じてレーザ発
振装置を停止したり、或は内部装置の運転を一時停止す
るなどの処理を実行する。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来構
成のものの場合、制御装置１は、レーザ出力停止の指令
が与えられたときは、その外部指令の内容をプログラム
に基づいて解読してから電源装置６を停止するようにな
っているので、外部指令を解読する時間だけレーザ出力
停止の指令が与えられてから実際にレーザ光の出力を停
止するまでに必ず有限の応答時間が必要である。この応
答時間は、実用上無視できない大きさであることが往々
にしてある。例えば、上記従来構成の装置から出力され
るレーザ光を、適当な光学系を有したレーザ加工装置を
用いて図８に示すように被加工物に対して円状に照射す
ることを想定した場合には、レーザ発振装置に対して円
の始点において「レーザＯＮ」の指令を出力し、円の終
点において「レーザＯＦＦ」の指令を出力する。

【００１０】ここで、レーザ発振装置の応答時間がレー
ザ加工装置の動作時間に対して無視できるほどであれ
ば、図８に示すように円周上には一様にレーザ光が照射
されるものの、制御装置１の応答時間がレーザ加工装置
の動作時間に対して無視できない場合には、図９に示す
ように円周の始点にはレーザ光が照射されない部分が現
れると共に、円周の終点にはレーザ光が過剰に照射され
る部分が現れる。

【００１１】上述のことから分るように、一般に制御装
置１の応答時間が高速である程、それだけ高い加工精度
が得られるが、制御装置１の処理速度を高速化すること
は直ちに制御装置１のコストの上昇につながり好ましく
ない。

【００１２】ここで、加工装置の動作によって制御装置
１の応答時間の遅れを補償することは可能であるが、レ
ーザ加工の内容が複雑になるにしたがって加工装置の処
理も複雑となり、レーザ加工装置のソフトウェアの負担
の増加や、加工効率の低下の原因となる。

【００１３】また、異常の発生によりレーザ光の出力を
停止する場合には、発生する異常の種類によってはこの
応答時間が大きく影響する。即ち、例えば「高反射異
常」が発生したときは、その状態の継続により共振器４
に損傷を与えることになるので、早急にレーザ発振を停
止する必要がある。この場合、異常発生から数ｍsec の
オーダでレーザ発振器の停止までの時間を短縮すると、
共振器４に与えられる損傷を大幅に改善することができ
るものの、上述のように制御装置１の処理速度の高速化
は制御装置１のコストの上昇につながる。

【００１４】しかも、「高反射異常」以外の異常である
「ガス圧不足異常」，「共振器ガス圧異常」，「冷却装
置異常」，「冷却水流量不足異常」，「電源盤異常」は
もちろん迅速な処理が求められることに変わりはない
が、数ｍsec オーダ以下の応答の短縮が求められること
はないので、制御装置１の処理速度全体を高速化するこ
とは、この意味からも不経済である。

【００１５】要するに、従来のレーザ発振装置において
は、外部指令或は異常指令等の特定指令に対する応答時
間の短縮が未解決の課題として残されていた。

【００１６】本発明は上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は、特定指令に対する応答時間を短縮する
ことができるレーザ発振装置を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】本発明は、外部指令を受
ける制御装置と、この制御装置による駆動制御に応じて
共振器に放電電流を供給する電源装置とを備えたレーザ
発振装置において、前記制御装置若しくは前記電源装置
を、特定の外部指令の入力を処理するための電気信号処
理回路を有し、その電気信号処理回路の処理内容に応じ
て動作するように構成したものである。

【００１８】また、異常発生に応じた異常指令を出力す
る異常検出手段と、異常内容に応じて異常処理動作を実
行する制御装置とを備えたレーザ発振装置において、前
記異常検出手段からの異常指令に基づいて特定の異常が
発生したことを電気信号処理により検出する異常発生処
理回路を設けると共に、前記制御装置を、前記異常発生
処理回路の検出状態に基づいて異常処理動作を実行する
ように構成する。

【００１９】

【作用】請求項１記載のレーザ発振装置によれば、制御
装置は、外部指令を受けると電源装置等を駆動制御す
る。そして、電源装置は制御装置の制御に応じて共振器
に放電電流を供給するので、共振器からレーザ光が出力
される。

【００２０】さて、制御装置は、特定の外部指令を入力
したときは電源装置に対する駆動制御を電気信号処理回
路による処理内容に応じて実行する。また、電源装置
は、特定の外部指令が入力したときは電気信号処理回路
による処理内容に応じて共振器に放電電流を供給する。
これにより、特定の外部指令を入力したときの共振器の
応答時間を短縮することができる。

【００２１】請求項２記載のレーザ発振装置によれば、
異常検出手段は、異常発生に応じた異常指令を出力す
る。そして、制御装置は、異常指令に応じて異常処理動
作を実行する。

【００２２】ここで、異常発生処理回路は、異常検出手
段からの異常指令に基づいて特定の異常が発生したとき
はそのことを電気信号処理により検出する。そして、制
御装置は、異常発生処理回路の検出状態に基づいて異常
処理動作を実行するので、特定の異常が発生したときの
異常処理動作の応答時間を短縮することができる。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の第１実施例を図１及び図２を
参照して説明する。図１はレーザ発振装置の構成を概略
的に示している。この図１において、制御装置１１はマ
イクロコンピュータ等の制御素子を用いて構成されてお
り、割込回路１１ａを備えている。制御装置１１は外部
指令を入力するように設けられており、この場合、「立
ち上げ」指令等の他の外部指令は制御装置１１自身に与
えられ、特定指令たる「レーザＯＮ」，「レーザＯＦ
Ｆ」指令等の外部指令は割込回路１１ａに与えられる。
制御装置１１は、「立ち上げ」指令を入力すると、ガス
交換装置１２及び冷却装置１３を起動すると共に、それ
らの内部装置の起動が完了した時点で外部に対して「立
ち上げ完了」の応答信号を出力する。

【００２４】また、制御装置１１は、割込回路１１ａに
「レーザＯＮ」指令を入力したときは、直ちに割込処理
を実行することにより電源装置１４を起動すると共に、
「レーザＯＦＦ」指令を入力したときは割込処理を実行
することにより電源装置１４を停止する。

【００２５】ガス交換装置１２は、共振器１５の内部を
一旦真空にした上で、共振器１５内部にレーザガスを供
給し、共振器１５内部のレーザガスをレーザ発振が可能
な状態に保つ。冷却装置１３は、共振器１５及び電源装
置１４の温度を一定値以下に保つ。パルス発生装置１６
は、制御装置１１から与えられる設定値に基づくパルス
信号を電源装置１４に出力する。共振器１５は、電源装
置１４からの放電電流に応じて放電を発生することによ
りレーザ光を出力する。

【００２６】次に上記構成の作用について説明する。レ
ーザ発振装置を駆動するときは、外部から制御装置１１
に「立ち上げ」指令を出力する。すると、制御装置１１
は、外部指令が「立ち上げ」指令であることを判断して
から、ガス交換装置１２及び冷却装置１３を起動すると
共に、それらの内部装置に対する起動が終了したところ
で外部に「立ち上げ完了」の応答信号を出力する。

【００２７】さて、制御装置１１から「立ち上げ完了」
の応答信号が出力されたら、制御装置１１に「レーザＯ
Ｎ」指令を出力する。すると、制御装置１１は、割込回
路１１ａにより直ちに割込処理を実行して電源装置１４
を起動するので、レーザ加工装置が図２に示すように被
加工物に対して移動するタイミングで直ちにレーザ光が
出力される。また、レーザ加工を終了するときは、制御
装置１１に「レーザＯＦＦ」指令を出力する。すると、
制御装置１１は、割込処理１１ａにより直ちに割込処理
を実行して電源装置１４を停止するので、レーザ加工装
置の移動停止のタイミングで直ちにレーザ光の出力が終
了する。この場合、制御装置１１の割込回路１１ａによ
る割込処理は電気信号処理により行われるので、通常の
プログラム処理に比べて数倍から数十倍の高速応答が可
能である。

【００２８】上記構成のものによれば、外部から「レー
ザＯＮ」指令若しくは「レーザＯＦＦ」指令が制御装置
１１に与えられたときは、制御装置１１の割込回路１１
ａによる電気信号処理により直ちに割込処理を実行して
電源装置１４を起動若しくは停止するようにしたので、
「レーザＯＮ」指令若しくは「レーザＯＦＦ」指令の入
力により直ちに共振器１５からレーザ光を出力若しくは
出力停止することができる。従って、「レーザＯＮ」指
令及び「レーザＯＦＦ」指令の入力をプログラム処理す
る従来例と違って、レーザ加工装置の駆動タイミングと
レーザ光の出力タイミングとを一致させて、被加工物に
対するレーザ加工を適切に施すことができる。

【００２９】図３は本発明の第２実施例を示しており、
第１実施例と同一部分に同一符号を付して説明を省略
し、異なる部分についてのみ説明する。この第２実施例
の特徴は、外部からの指令のうち特定のものを電気信号
処理するための専用の論理回路を設けた点である。即
ち、外部指令のうちの「レーザＯＮ」指令若しくは「レ
ーザＯＦＦ」指令を電気信号処理回路たるインターロッ
ク回路１７を通じて直接電源装置１４に入力するように
なっている。このインターロック回路１７は、制御装置
１１からの指令に基づいてレーザ発振の停止状態で「レ
ーザＯＮ」指令若しくは「レーザＯＦＦ」指令が電源装
置１４に出力されてしまうことを防止するためのもので
ある。

【００３０】この第２実施例の場合、「レーザＯＮ」指
令及び「レーザＯＦＦ」指令に対する電源装置１４の応
答時間はインターロック回路１７の遅延時間のみとな
る。この場合、インターロック回路１７の遅延時間は制
御装置１１の処理時間に比べて十分に小さいので、「レ
ーザＯＮ」指令若しくは「レーザＯＦＦ」指令に対する
応答時間を短縮することができる。

【００３１】図４は本発明の第３実施例として内部装置
の異常を監視する機能を備えたレーザ発振装置の一例を
示しており、第１実施例と同一部分には同一符号を付し
て説明を省略し、異なる部分についてのみ説明する。こ
の図４において、制御装置１１は、内部装置の監視と異
常発生時の処理を実行する。ガス交換装置２は、共振器
１５の内部を一旦真空にした状態で共振器１５内部にレ
ーザガスを供給し、共振器１５内部のレーザガスをレー
ザ発振が可能な状態に保つ。このガス交換装置１２は、
共振器１５内のガスが不足したときは「ガス圧不足異
常」信号を制御装置１１に出力する。

【００３２】冷却装置１３は、共振器１５及び電源装置
１４の温度を一定以下に保つ。この冷却装置１３は、自
己に異常が発生したときは「冷却装置異常」信号を制御
装置１１に出力する。電源装置１４は、放電電流を共振
器１５内部に出力する。この電源装置１４は、自己に異
常が発生したときは「電源盤異常」信号を制御装置１１
に出力する。そして、共振器１５は電源装置１４からの
放電電流の供給状態でレーザ光を出力する。

【００３３】一方、異常検出手段たる光センサ１８は、
共振器１５からのレーザ光の出力値を異常指令たる電気
信号に変換して制御装置１１に出力する。これにより、
レーザ運転時に被加工物から共振器１５に反射されるレ
ーザ光が存在すると、光センサ１８からの出力信号は正
常時に比べて大きな値となるので、光センサ１８からの
出力信号は許容値を上回るようになる。

【００３４】異常発生処理回路たる光出力処理回路１９
は、光センサ１８からの電気信号の信号レベルが許容値
を上回ると、電源装置１４から共振器１５に至る電源ラ
インに設けられたスイッチ２０をオフすることにより電
源装置１４からの出力を遮断してレーザ光の出力を停止
すると共に、「高反射異常」信号を制御装置に１１出力
する。

【００３５】制御装置１１は、共振器１５内部のレーザ
ガスの圧力が一定の範囲から逸脱した場合は、「共振器
ガス圧異常」と判定する共に、レーザ発振器内部を循環
する冷却水の量が一定の基準値を下回ると、「冷却水流
量不足異常」と判定する。また、制御装置１１は、光出
力処理回路から「高反射異常」信号を入力したときは、
電源装置１４に対する駆動を停止する。これにより、共
振器１５からのレーザ光の出力の低下に応じて光出力処
理回路１９がスイッチ２０をオンするにしても、共振器
１５からレーザ光が不用意に出力されることはない。

【００３６】この第３実施例のものによれば、光出力処
理回路１９により光センサ１８からの電気信号の信号レ
ベルを電気信号処理し、そり処理結果を制御装置１１に
出力するようにしたので、「高反射異常」に対する制御
装置１１の応答時間は、光出力処理回路１９の遅延時間
のみとなる。この場合、光出力処理回路１９は論理回路
により構成されているので、制御装置が光センサからの
電気信号の信号レベルを判断して電源装置を停止する従
来例と違って、「高反射異常」に対する応答時間を大幅
に短縮することができる。

【００３７】また、上記実施例の場合、制御装置１１に
より電源装置１４を遮断するのに先立って光出力処理回
路１９により電源装置１１からの出力を遮断するように
したので、制御装置１１のみにより電源装置１４を遮断
する構成に比べて、共振器１５からのレーザ光を一層短
時間で遮断することが可能となる。

【００３８】尚、上記実施例の場合、「高反射異常」に
対する処理時間のみを短縮するようにしたが、他の異常
に関しては数ｍsec オーダ以下の応答の改善を求められ
ることはないので、問題となることはない。

【００３９】また、光出力処理回路１９及び電源装置１
４の出力を遮断するスイッチ２０を設けるコストは、制
御装置１１の処理速度全体を高速化する場合のコストに
比べて極めて安価である。

【００４０】図５は本発明の第４実施例で、第３実施例
と同一部分には同一符号を付して説明を省略し、異なる
部分についてのみ説明する。即ち、制御装置１１はマイ
クロコンピュータ等の制御素子により構成されており、
割込回路１１ａが一体に設けられている。この割込回路
１１ａは、光出力処理回路１９から「高反射異常」信号
を入力したときは、割込処理を実行することにより電源
装置１４に対して出力停止の指令等の処理を実行する。
この場合、制御装置１１の割込回路１１ａは、通常のプ
ログラム処理時間の数十倍の高速応答が可能であるの
で、第３実施例のように光出力処理回路１９により電源
装置１４の出力を遮断する構成を省略することができ
る。

【００４１】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
１記載のレーザ発振装置によれば、制御装置若しくは電
源装置を、特定の外部指令の入力を処理するための電気
信号処理回路を有し、その電気信号処理回路の処理内容
に応じて動作するように構成したので、外部指令のよう
な特定指令に対する応答時間を短縮することができると
いう優れた効果を奏する。

【００４２】また、請求項２記載のレーザ発振装置によ
れば、異常検出手段による検出状態に基づいて特定の異
常が発生したことを電気信号処理により検出する異常発
生処理回路を設けると共に、制御装置を、前記異常発生
処理回路の検出状態に基づいて異常処理動作を実行する
ように構成したので、異常指令のような特定指令に対す
る応答時間を短縮することができるという優れた効果を
奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例における全体構成を概略的
に示すブロック図

【図２】レーザ加工を示す模式図

【図３】本発明の第２実施例を示す図１相当図

【図４】本発明の第３実施例を示す図１相当図

【図５】本発明の第４実施例を示す図１相当図

【図６】従来例を示す図１相当図

【図７】従来例のその他の例を示す図１相当図

【図８】適切なレーザ加工を示す模式図

【図９】不適切なレーザ加工を示す模式図

【符号の説明】

１１は制御装置、１１ａは割込回路（電気信号処理回
路）、１４は電源装置、１５は共振器、１７はインター
ロック回路（電気信号処理回路）、１８は光センサ（異
常検出手段）、１９は光出力処理回路（異常発生処理回
路）である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部指令を受ける制御装置と、この制御
   装置による駆動制御に応じて共振器に放電電流を供給す
   る電源装置とを備えたレーザ発振装置において、前記制
   御装置若しくは前記電源装置は、特定の外部指令の入力
   を処理するための電気信号処理回路を有し、その電気信
   号処理回路の処理内容に応じて動作するように構成され
   ていることを特徴とするレーザ発振装置。
2. 【請求項２】 異常発生に応じた異常指令を出力する異
   常検出手段と、異常内容に応じて異常処理動作を実行す
   る制御装置とを備えたレーザ発振装置において、前記異
   常検出手段からの異常指令に基づいて特定の異常が発生
   したことを電気信号処理により検出する異常発生処理回
   路を備え、前記制御装置は、前記異常発生処理回路の検
   出状態に基づいて異常処理動作を実行するように構成さ
   れていることを特徴とするレーザ発振装置。