JPS61209790A - レ−ザ加工機のパワ−制御装置 - 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、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
通りであった。

レーザ出力を任意に可変するボリュームと、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ュー
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５７−１０７１ｓ１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２部分反射鏡の汚れ水
、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、スパッタリング
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２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電流値にフィー
ドバックするフィードバッ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ってレーザ光
出力の長期的経時変化に対応し、フィードバックモード
も、使用する事によって、短い時間−のレーザ出力の変
動に対応する事によっ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、シャッタ
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、シャッターの表面には
、金などの高い反射率を持つ金属膜がコーティングして
あり、非照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６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
ボリューム７のボリューム値の検出とパワーモニタの出
力値の検出と、シャッ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ィードバックする
フィードバックモード１ｏ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、シャッター閉のまま
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
、を設定し、出射するレーザ光の出力Ｐｉ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Ｉｉ　で行なう。求められたＩ、→Ｐｉ　からス
プライン関数が最小２乗法等の補間または近似法により
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＝ｑ（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ュームにより設定
し、中央制御装置は、その出力設定値Ｐｖｏｌｕｍｅ（
Ｗ）を検出する。この出力設定値ぞ。

からただちに、０）の関数を用いて、設定すべき電流値
工を決定し、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ャッター閉時では、パワーモニタの
時定数８式待ってフィードバックモードに入る。

フィードバックモードにおいては、パワーモニタの出力
値Ｐｍｏｎｉｔｏｒと、出力設定値Ｐｖｏ　１　ｕｍｅ
を比較し、パワーモニタの出力値Ｐｍｏｎｉｔｏｒの方
が大きければ（小さければ）レーザ発振管電流値を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Ｐｖｏｌｕ工。

のプラス数＋％（マイナス数＋ｑｂ＞の上限値Ｐｈｉｇ
ｈ（下限値Ｐｌｏｗ）を、関数（１）に代入する事によ
り求まる電流の上限値工ｈｉｇｈ　（下限値Ｉｌ　ｏｗ
　）としてレーザ発振管電流Ｉのフィードバックを行な
う。

これによって非安定なフィードバック系を生じる事はな
い。また、この上限値、下限値の範囲を、電流工が大幅
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、シャッター開の直前に、フィ
ードバックなどを行なっ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、ボリュームの可変が生じ
た場合、ただちに、電流工の保持を解除し、変更された
出力設定値Ｐｖｏｌｕｍｅ　　に対するレーザ発振管電
流値工を（１）式よシ求め、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ィ
ードバックモードの二つのモードを効果的に用いる事に
よって、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、フィードバックモードにおいて、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、非安定なフィードバラ　　　　　゛り系を
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
御装置のブロック図である。 １・・・・・・レーザ発振器、２・・・・・・レーザ光
、３・・・・・・シャッター、４・・・・・・パワーモ
ニタ、６・・・・・・中央制御部、６・・・・・・レー
ザ発振管電流設定部、７・・・・・・ボリューム、９・
・・・・・線形予測モード、１０・・・・・・フィード
バックモード。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）レーザ発振器と、レーザ電流設定部と、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ャッターと、この反射板付シャ
   ッ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ュームと
   前記レーザ発振管電流設定部と前記射板付シャッターと
   前記パワーモニタと前記ボリュ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電流値にフィードバック
   するフィードバックモードからなるレーザ加工機のパワ
   ー制御装置。
2. （２）線形予測モードは少くとも２点以上のレーザ電流
   設定部による電流値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. （３）フィードバックモードはボリュームにより決定さ
   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＿ｈ＿ｉ＿ｇ＿ｈ
   またはＩ＿ｌ＿ｏ＿ｗを上限値または下限値としてフィ
   ードバックを行ない、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。