TWI744619B - 雷射加工機及其電源裝置 - Google Patents

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Inventor
山口英正
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原大地
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日商住友重機械工業股份有限公司
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Abstract

本發明提供一種能夠更加準確地控制雷射脈衝束之強度或能量之雷射加工機及其電源裝置。電源裝置(120)對雷射振盪器(110)供給叢發狀之高頻電壓(VRF )。光檢測器(180)檢測從雷射振盪器(110)輸出之脈衝雷射(Lp)，生成脈衝狀之第1檢測訊號Vs1。雷射控制裝置(140)依據時序訊號(S1)對電源裝置(120)提供激勵訊號(S4)而產生高頻電壓(VRF )，並且使第1檢測訊號(Vs1)平滑而生成第2檢測訊號(Vs2)，基於第2檢測訊號(Vs2)調節電源裝置(120)之狀態。

Description

雷射加工機及其電源裝置
本發明關於一種電源裝置。
作為產業用加工工具，雷射加工機已廣泛普及。圖1係雷射加工機1r之方塊圖。雷射加工機1r具備CO2 雷射等雷射振盪器2和向雷射振盪器2供給交流電力而激勵該雷射振盪器2之雷射驅動裝置4r。雷射驅動裝置4r具備直流電源6及高頻電源8。直流電源6生成直流電壓VDC 。高頻電源8接收直流電壓VDC ，將其轉換為高頻電壓VRF ，供給至負荷亦即雷射振盪器2。 在鑽孔用雷射加工機1r中，雷射振盪器2進行不連續運轉。亦即，較短之幾微秒～10微秒左右之發光期間和與其相同程度或比其更長(或更短)之暫停期間交替重複，隨之從雷射振盪器2射出脈衝雷射Lp。 脈衝雷射Lp之強度能夠依據高頻電壓VRF 之振幅進行控制，但在現實中受到環境溫度和雷射氣體之劣化等之影響而變動。亦即，即使施加相同振幅之高頻電壓VRF ，所獲得之脈衝雷射Lp之強度亦時時刻刻發生變化。脈衝雷射之強度之變動導致加工精度之下降。因此，提出了使脈衝雷射Lp之強度穩定之技術。 (先前技術文獻) (專利文獻) 專利文獻1：日本特開2016-59932號公報 專利文獻2：日本特開2015-223591號公報
(本發明所欲解決之課題) 圖2係表示脈衝雷射Lp之強度之波形之一例之圖。在發光時間Te期間脈衝雷射Lp之波形未必均勻，典型而言發光後立即急劇上升而停止發光時緩慢衰減。在本說明書中，將脈衝雷射Lp之發光時間Te之平均強度(脈衝寬度內平均輸出)稱為有效強度Ieff 。有效強度Ieff 可以看作係將每一脈衝之能量除以發光時間Te而得之值。 專利文獻2中揭示了一種檢測脈衝雷射Lp之強度，以減小其檢測值之積分值與輸出目標值之積分值之間之偏差之方式，回饋控制脈衝雷射之強度之指令值之技術。 在專利文獻2之技術中，在包含複數個脈衝雷射之長到一定程度之積分期間(例如1秒)，能夠使雷射之能量之總和接近目標值。換言之，並非係保証每一個脈衝雷射之有效強度Ieff 保持在目標值上者。 本發明係鑑於該狀況完成者，其一態樣之示例性目的之一係，提供一種能夠更加準確地控制雷射脈衝束之強度或能量之雷射加工機及其電源裝置。 (用以解決課題之手段) 本發明之一態樣關於雷射加工機。雷射加工機具備：加工機控制裝置，產生脈衝狀之時序訊號；雷射振盪器；電源裝置，對雷射振盪器供給叢發狀之高頻電壓；光檢測元件，檢測從雷射振盪器輸出之脈衝雷射，生成脈衝狀之第1檢測訊號；及雷射控制裝置，依據時序訊號對電源裝置提供激勵訊號而產生高頻電壓，並且使第1檢測訊號平滑而生成第2檢測訊號，基於第2檢測訊號調節電源裝置之狀態。 依該態樣，能夠準確地控制脈衝雷射之每一次發射之有效強度或能量。 雷射控制裝置可以調節高頻電壓之振幅。藉此，能夠調節脈衝雷射之強度。 取而代之或除此之外，雷射控制裝置亦可以調節高頻電壓之產生時間。藉此，能夠調節每一次發射之脈衝雷射之能量。 可以係，時序訊號之脈衝寬度和/或頻率係可變，將第1檢測訊號二值化而生成第3檢測訊號，使第3檢測訊號平滑而檢測第4檢測訊號，基於將第2檢測訊號除以第4檢測訊號而得之第5檢測訊號，調節電源裝置之狀態。藉此，即使在時序訊號之脈衝寬度和頻率發生變動之情況下，亦能夠準確地控制每一個脈衝雷射之強度。 本發明之另一態樣關於一種基於脈衝狀之時序訊號驅動雷射振盪器之電源裝置。電源裝置具備：直流電源，生成直流電壓；高頻電源，將直流電壓轉換為高頻電壓，依據時序訊號對雷射振盪器間歇性地供給高頻電壓；光檢測元件，檢測從雷射振盪器輸出之脈衝雷射，生成脈衝狀之第1檢測訊號；及雷射控制裝置，使第1檢測訊號平滑而生成第2檢測訊號，基於第2檢測訊號調節直流電源之直流電壓及高頻電源之動作時間中之至少一者。 時序訊號之脈衝寬度和/或頻率可以係可變。雷射控制裝置可以係，將第1檢測訊號二值化而生成第3檢測訊號，使第3檢測訊號平滑而檢測第4檢測訊號，以使將第2檢測訊號除以第4檢測訊號而得之第5檢測訊號接近目標值之方式進行回饋控制。 雷射控制裝置可以係，針對時序訊號之每一脈衝、亦即針對雷射之每一次發射更新直流電源和/或高頻電源之動作參數。 再者，以上構成要素之任意組合或在方法、裝置、系統等之間彼此替換本發明之構成要素和表述者，作為本發明之態樣亦有效。 (發明之效果) 依本發明之一態樣，能夠更加準確地控制雷射脈衝束之強度或能量。
以下，基於適合之實施形態，參閱圖式對本發明進行說明。對各圖式所示之相同或等同之構成要素、構件、處理，標註相同之符號，並適當省略重複之說明。又，實施形態僅為示例而並非係限定發明者，實施形態所述之所有特徵和其組合未必係發明之本質性特徵和其組合。 圖3係表示雷射加工機之構成之方塊圖。雷射加工機900對對象物902照射雷射脈衝束904而加工對象物902。對象物902之種類並無特別限定，又，加工之種類可例示打孔(鑽孔)、切斷等，但亦無限制。 雷射加工機900具備雷射裝置100、光學系統910、加工機控制裝置920、載台930。對象物902載置於載台930上，且依據需要而固定。 加工機控制裝置920統括控制雷射加工機900。具體而言，加工機控制裝置920對雷射裝置100輸出時序訊號S1及指定雷射脈衝束之強度之強度指令S2。又，加工機控制裝置920生成用以依據描述加工處理之資料(配方)控制載台930之位置控制訊號S3。 載台930依據來自加工機控制裝置920之位置控制訊號S3定位對象物902，對對象物902與雷射脈衝束904之照射位置相對地進行掃描。載台930可以係單軸、雙軸(XY)或三軸(XYZ)。 雷射裝置100以來自加工機控制裝置920之時序訊號S1為觸發而振盪，產生雷射脈衝束906。時序訊號S1係採用高、低兩個值之脈衝訊號，例如高值區間成為發光區間，低值區間成為停止區間。雷射脈衝束906之發光區間中之強度基於強度指令S2設定。光學系統910將雷射脈衝束904照射於對象物902。光學系統910之構成並無特別限定，能夠包含用以將光束引導至對象物902之反射鏡群組、用以光束整形之透鏡或孔徑等。 以上為雷射加工機900之構成。以下，對基於來自加工機控制裝置920之時序訊號S1及強度指令S2動作之雷射裝置100進行說明。 ＜第1實施形態＞ 圖4係第1實施形態之雷射裝置100之方塊圖。雷射裝置100具備雷射振盪器110、電源裝置120、雷射控制裝置140、光檢測器180。 雷射振盪器110具備一對放電電極、形成雷射共振器之一對反射鏡等。 電源裝置120生成高頻電壓VRF ，施加於雷射振盪器110之一對放電電極。高頻電壓VRF 之頻率(稱為同步頻率)依據雷射振盪器110之一對放電電極之靜電容量和伴隨於此之電感器之共振頻率而規定。 電源裝置120具備直流電源200及高頻電源300。直流電源200生成直流電壓VDC 。例如，指示直流電壓VDC 之目標位準之電壓指令S5輸入於直流電源200中。電壓指令S5可以係表示直流電壓VDC 之目標值之類比基準電壓VREF ，亦可以係表示基準電壓VREF 之數位值。直流電源200使直流電壓VDC 之電壓位準穩定在基準電壓VREF 上。 高頻電源300接收直流電壓VDC ，並將其轉換為交流高頻電壓VRF 。高頻電源300可以包含將直流電壓VDC 轉換成交流電壓之逆變器和提升逆變器之輸出之變壓器。由於高頻電壓VRF 之振幅與直流電壓VDC 成比例，因此脈衝雷射Lp之有效強度能夠基於電壓指令S5(基準電壓VREF )進行控制。 時序訊號S1及強度指令S2輸入於雷射控制裝置140中。在時序訊號S1處於高值期間，雷射控制裝置140對電源裝置120之逆變器供給同步頻率之激勵訊號S4。藉此，從電源裝置120對雷射振盪器110供給叢發狀之高頻電壓VRF ，雷射振盪器110依據時序訊號S1交替重複振盪和停止。典型而言，時序訊號S1之重複頻率為1kHz～10kHz左右，脈衝寬度(亦即，雷射之激勵時間)為幾十μs之等級。 雷射控制裝置140依據強度指令S2生成基準電壓VREF 。藉此，可依據強度指令S2控制高頻電壓VRF 之振幅、甚至脈衝雷射Lp之強度。 以上為雷射裝置100之基本構成。接著，對其動作進行說明。接著，對雷射裝置100之基本動作進行說明。圖5係圖4之雷射裝置100之動作波形圖。圖5中從上起依序示出時序訊號S1、激勵訊號S4、高頻電壓VRF 、流動於雷射振盪器110之放電電極中之放電電流IDIS 、脈衝雷射Lp之強度。再者，在本說明書中，為了便於理解，所參閱之波形圖和時序表之縱軸及橫軸係適當進行放大、縮小者，又，為了便於理解，所示之各波形亦進行了簡略化、或者被誇張或被強調。 當在時刻t0 時序訊號S1成為高值時，生成具有同步頻率之激勵訊號S4。依據激勵訊號S4切換高頻電源300，藉此高頻電壓VRF 供給至雷射振盪器110。當高頻電壓VRF 施加於雷射振盪器110之放電電極時，產生放電而放電電流IDIS 開始流動。在時序訊號S1成為高值之開啟時間(激勵時間)Ton期間，激勵訊號S4持續。 在開始放電後經過一定延遲時間之後之時刻t1 ，脈衝雷射Lp之強度增加。雷射脈衝之波形依賴於雷射振盪器之特性。在此例中，在上升之後立即出現大峰，之後，平坦部分持續。 當在時刻t2 時序訊號S1成為低值時，激勵訊號S4停止，高頻電壓VRF 亦停止。如此一來，放電逐漸變弱而最終消失。脈衝雷射Lp之強度亦在時刻t2 之後逐漸衰減。 雷射裝置100藉由重複該動作，生成脈衝雷射Lp。 如上所述，即使在施加特定振幅之高頻電壓VRF 之情況下，脈衝雷射Lp之強度亦會依據溫度和氣體之劣化發生變化。因此，雷射控制裝置140修正電源裝置120之狀態，以將脈衝雷射Lp之強度保持恆定。返回到圖4，對脈衝雷射Lp之強度(或能量)之修正進行說明。 從雷射振盪器110輸出之脈衝雷射Lp之一部分藉由分光器等分束輸入於光檢測器180中。光檢測器180檢測脈衝雷射Lp之強度，對雷射控制裝置140供給第1檢測訊號Vs1。光檢測器180必需具有能夠檢測每一個脈衝之強度之程度之高速響應性，因此使用量子型檢測元件為較佳，而非熱型檢測元件。光檢測器180之輸出(第1檢測訊號)Vs1成為對應於脈衝雷射Lp之波形之脈衝狀之訊號。 雷射控制裝置140基於第1檢測訊號Vs1使脈衝雷射Lp之強度(及能量)穩定，減少溫度和氣體之劣化等之影響。更具體而言，雷射控制裝置140包含使脈衝狀之第1檢測訊號Vs1平滑之平滑電路142，基於經平滑化之第2檢測訊號Vs2調節電源裝置120之狀態(動作參數)。平滑電路142能夠由類比或數位之低通濾波器構成。低通濾波器之時間常數(亦即截止頻率)只要依據所設想之時序訊號S1之重複頻率決定即可，例如低通濾波器之時間常數可設定為1～20ms左右。例如在時序訊號S1之頻率為1kHz～10kHz之情況下，將低通濾波器之時間常數設為5ms時，時間常數為時序訊號S1之週期之5～50倍。由平滑電路142生成之第2檢測訊號Vs2能夠視為表示第1檢測訊號Vs1之若干個連續之脈衝之有效強度之平均者。 當將Tp設為時序訊號S1之重複週期、將Te設為雷射之發光時間(脈衝寬度)時，將該等之比稱為工作比DR。
Figure 02_image001
第2檢測訊號Vs2與脈衝雷射之有效強度Ieff 乘以時序訊號S1之工作比DR之量成比例。換言之，有效強度Ieff 之檢測值由以下式表示。
Figure 02_image003
當假設工作比DR恆定時，第2檢測訊號Vs2表示有效強度Ieff 。 雷射控制裝置140包含修正部144，該修正部144藉由回饋控制修正電源裝置120之動作參數，以使基於第2檢測訊號Vs2而得之雷射之有效強度之檢測值與其目標值一致。有效強度之目標值依據強度指令S2而生成。在本實施形態中，修正對象之動作參數係高頻電壓VRF 之振幅，亦即雷射控制裝置140修正直流電壓VDC 。 依該雷射裝置100，藉由參閱由平滑電路142平滑化之第2檢測訊號Vs2，能夠準確地控制脈衝雷射之每一次發射之有效強度或能量。該優點可藉由與專利文獻2之技術進行對比而得以明確。 在專利文獻2中，針對每一次發射積算脈衝雷射之能量。當將單次發射之能量歸一化而設為1時，針對每一次發射，目標值遞增為1，2，3……。例如，當第100次發射之1脈衝之能量(強度)為1.1時，回饋之積算值為1000.1，此時之目標值為1000。因此，即使作為1發射存在10%之誤差，就積算值而言亦僅係0.01%之誤差。因此，藉由相對弱之回饋在長時間標度上調節脈衝雷射之強度。 相對於此，在本實施形態中，第2檢測訊號Vs2表示第1檢測訊號Vs1之若干個連續之脈衝之有效強度之平均。例如，設為5個脈衝之平均值。當連續之5個脈衝中之4個檢測值為1、其餘為1.1時，該等之平均為1.02，與目標值(1)之間之誤差為2%。因此，與專利文獻2相比誤差相對變大，用強回饋修正脈衝雷射之強度。因此，依本實施形態，與專利文獻2相比，能夠更準確且高速地控制光強度。 圖6係表示電源裝置120之構成例之方塊圖。直流電源200具備電容器組202、充電電路210、充電控制器230。直流電源200與高頻電源300之間藉由直流(DC)鏈204連接。電容器組202連接於直流鏈204。 雷射之發射結束之後，電容器組202放電，直流電壓VDC 下降。充電電路210對電容器組202供給充電電流ICHG ，使直流電壓VDC 恢復，直至下一次發射為止。充電控制器230控制藉由充電電路210進行之充電動作，以使直流鏈204之直流電壓VDC 接近對應於電壓指令S5之目標電壓VREF 。例如充電控制器230可以基於電壓指令S5控制充電電路210之充電時間和/或充電次數。 充電電路210可以由切換式轉換器(例如降壓DC/DC轉換器)構成。充電控制器230可以藉由首先進行之主充電和隨後進行之副充電對電容器組202進行充電。 在主充電期間，生成具有對應於電壓指令S5之脈衝寬度之單次發射脈衝，切換一次充電電路210後，以粗略精度進行充電。藉此，較大之充電電流供給至電容器組202，直流電壓VDC 恢復至大致接近基準電壓VREF 之電壓位準。接著，轉移到副充電，切換複數次DC/DC轉換器，以使直流電壓VDC 與基準電壓VREF 一致。 高頻電源300具備升壓變壓器302及逆變器310。升壓變壓器302之次級繞組W2與雷射振盪器110之放電電極連接。逆變器310例如包含全橋電路等。直流電壓VDC 供給至逆變器310之電源端子。逆變器310依據激勵訊號S4進行切換動作，對升壓變壓器302之初級繞組W1施加交流電壓VAC ，在次級繞組W2中產生高頻電壓VRF 。再者，逆變器310和升壓變壓器302之構成、拓撲並無特別限定。 ＜第1實施例＞ 圖7係第1實施例之雷射控制裝置140A之方塊圖。雷射控制裝置140A之主要部分由如PLC(Programmable Logic Controller，可程式邏輯控制器)之數位電路構成。為了方便起見，時序訊號S1之重複頻率及脈衝寬度、換言之工作比設為恆定。 修正部144A針對時序訊號S1之每一個週期亦即脈衝雷射Lp之每一次發射而動作，修正電壓指令S5(基準電壓VREF )。圖中，(n)表示第n個週期之訊號，(n-1)表示上一個第(n-1)個週期之訊號。 修正部144A包含A/D轉換器150、減法器152、回饋控制器154、加法器156、記憶體158、D/A轉換器160。再者，當由PLC構成修正部144A時，減法器152、回饋控制器154、加法器156、記憶體158表示執行軟體程式之處理器所具之功能。A/D轉換器150針對時序訊號S1之每一個週期、亦即雷射之每一單次發射，將類比之第2檢測訊號Vs2轉換為數位訊號DVs2。 當生成第n個週期之電壓指令S5時，可參閱上一個週期(n-1)週期之A/D轉換器150之輸出DVs2(n-1)。A/D轉換器150之動作時序可以係雷射之發射結束之後立即進行。 減法器152生成數位之第2檢測訊號DVs2(n-1)與目標值DREF 之差量ΔI(n)。回饋控制器154以使差量ΔI接近零之方式生成修正量ΔDV。在本實施形態中，回饋控制器154為P(比例)控制器，將差量ΔI乘以增益，生成修正量DCMP (n)。再者，作為回饋控制器154，亦可以使用PI(比例積分)控制器或PID(比例積分微分)控制器等。 加法器156將修正量DCMP (n)與上一個週期之目標值DVREF (n-1)相加，作為下一個週期之目標值DVREF (n)。D/A轉換器160將目標值DVREF (n)轉換為類比基準電壓VREF (n)。目標值DVREF (n)儲存於記憶體158中且在下一個週期輸入於加法器156中。 再者，加法器156亦可以將修正量DCMP (n)與基準電壓VREF 之標準值相加。 接著，對雷射裝置100之修正動作進行說明。圖8係表示修正動作之一例之波形圖。即將成為雷射振盪器110之發光期間之前，直流電壓VDC 穩定在目標電壓VREF 上。依據時序訊號S1，雷射振盪器110振盪而生成表示脈衝雷射Lp之強度之第1檢測訊號Vs1。 第1檢測訊號Vs1在雷射控制裝置140中平滑化而生成第2檢測訊號Vs2。第2檢測訊號Vs2按週期轉換為數位檢測值DVs2。在此例中，發光之後立即進行由A/D轉換器進行之取樣。當獲取到數位檢測值DVs2時，基於數位檢測值DVs2與其目標值DREF 之誤差ΔI生成修正量DCMP ， 更新數位值DVREF 。 例如，第(n-1)個週期之發射之結果，數位檢測值DVs2(n-1)低於目標值DREF 。因此，產生正修正量DCMP (n)，下一個第n個週期之基準電壓VREF (n)增加。直流電源200將直流電壓VDC 充電至新基準電壓VREF (n)，直至下一次發射為止。 藉此，第n個週期之高頻電壓VRF 之振幅變得大於上一個第(n-1)個週期之振幅，第n個週期之脈衝雷射Lp之強度增加。其結果，第2檢測訊號Vs2亦增加。在此例中，DVs2(n)高於其目標值DREF ，因此在下一個週期中，回饋成減小基準電壓VREF 。重複該動作，能夠與溫度變動和氣體之劣化等無關地使脈衝雷射Lp之強度穩定。 ＜第2實施例＞ 考慮時序訊號S1之工作比DR發生變化之情況、亦即時序訊號S1之脈衝寬度(激勵時間)與重複頻率中之至少一者發生變化之狀況。如上所述，第2檢測訊號Vs2(DVs2)表示脈衝雷射之有效強度Ieff 乘以工作比DR之量。因此，在工作比DR可變之系統中，只要依據工作比DR縮放第2檢測訊號DVs2或其目標值DREF 即可。 圖9係第2實施例之雷射控制裝置140B之方塊圖。修正部144B以使將第2檢測訊號DVs2除以工作比DR而得之值DVs5(=DVs2/DR)接近目標值DREF 之方式調整修正量DCMP 。 除了圖7之雷射控制裝置140A之外，雷射控制裝置140B還具備工作比檢測器170。工作比檢測器170檢測工作比DR。例如，工作比檢測器170能夠基於表示脈衝雷射Lp之強度之第1檢測訊號Vs1檢測工作比DR。二值化電路172為比較器，其將第1檢測訊號Vs1與特定臨界值進行比較，進行高、低(1/0)之二值化。平滑電路174為具有與平滑電路142相同之特性之低通濾波器，其使經二值化之第3檢測訊號Vs3平滑，生成第4檢測訊號Vs4。第4檢測訊號Vs4表示上述工作比DR。 除了圖7之修正部144A之外，修正部144B還具備A/D轉換器162、除法器164。A/D轉換器162將第4檢測訊號Vs4轉換為數位值DVs4。除法器164將DVs2除以DVs4而生成縮放之DVs5。DVs5表示脈衝雷射Lp之有效強度Ieff 。 依圖9之雷射控制裝置140B，在工作比DR發生變化之系統中，能夠使脈衝雷射之有效強度Ieff 穩定。 再者，工作比檢測器170之構成並無特別限定。當時序訊號S1之工作比能夠接近於發光期間之工作比時，可以對平滑電路174輸入時序訊號S1。 ＜第3實施例＞ 圖10係第3實施例之雷射控制裝置140C之方塊圖。修正部144C以使第2檢測訊號DVs2接近目標值DREF 乘以工作比DR而得之值DREF ’(=DREF ×DR)之方式調整修正量DCMP 。 修正部144C具備乘法器166來取代圖9之修正部144B之除法器164。 ＜第4實施例＞ 圖11係第4實施例之雷射控制裝置140D之方塊圖。修正部144D可以分別獨立地檢測發光時間Te和重複週期Tp。重複週期Tp可以使用時序訊號S1之脈衝寬度。 修正部144D可以以使DVs2乘以Tp而得之值EFB 接近DREF 乘以Te而得之目標值EREF 之方式調整修正量DCMP 。乘法器169a、169b進行乘法運算。EREF =DREF ×Te表示每一脈衝之能量，同樣地，DVs2乘以Tp而得之值EFB 亦表示每一脈衝之能量。亦即，修正部144D以使能量之誤差ΔE(n)接近零之方式、換言之以使每一脈衝之能量接近其目標值之方式調節基準電壓VREF 。 (第2實施形態) 在第1實施形態中，使脈衝雷射Lp之有效強度穩定在目標值上，但本發明之應用並不限於此。依據雷射之用途、加工之種類，有時每一脈衝之能量會影響到加工精度。此時，可以使每一脈衝之能量穩定在目標值上。 在第2實施形態中，調節對雷射控制裝置140供給激勵訊號S4之激勵時間Ton’。圖12係第2實施形態之雷射控制裝置140E之方塊圖。修正部144E之基本構成與圖11之修正部144D相同，但修正對象為激勵時間Ton’。激勵時間Ton’之指令值能夠設為時序訊號S1之脈衝寬度Ton與修正量DCMP (n)相加而得之值。 在激勵時間Ton’期間，激勵訊號產生器146對雷射振盪器110供給激勵訊號S4。 依第2實施形態，能夠使每一脈衝之能量穩定。 以上，基於若干個實施形態對本發明進行了說明。該等實施形態為示例，本領域技術人員應當理解該等之各構成要素和各處理程序之組合可以存在各種變形例，又，該等變形例亦在本發明之範圍內。以下，對該等變形例進行說明。 可以組合第1實施形態和第2實施形態。亦即，可以控制激勵時間Ton和直流電壓VDC 之兩者。 此外，由雷射控制裝置140修正之修正對象並不限定於直流電壓VDC 、激勵時間Ton。 圖13係變形例之雷射裝置100F之方塊圖。雷射裝置100F還具備用以冷却雷射振盪器110或使溫度穩定之冷卻器102、鼓風機104。雷射控制裝置140可以修正冷卻器102之流量，亦可以修正冷卻器102之冷却水之設定溫度。或者，雷射控制裝置140可以修正鼓風機之轉速。該等修正可以單獨進行或與直流電壓VDC 、激勵時間Ton之修正進行組合。 基於實施形態，使用具體語句對本發明進行了說明，但實施形態僅示出了本發明之原理、應用之一側面，在不脫離技術方案規定之本發明之思想之範圍內，實施形態容許複數種變形例和配置之變更。
100‧‧‧雷射裝置 110‧‧‧雷射振盪器 120‧‧‧電源裝置 140‧‧‧雷射控制裝置 142‧‧‧平滑電路 144‧‧‧修正部 146‧‧‧激勵訊號產生器 150‧‧‧A/D轉換器 152‧‧‧減法器 154‧‧‧回饋控制器 156‧‧‧加法器 158‧‧‧記憶體 160‧‧‧D/A轉換器 162‧‧‧A/D轉換器 164‧‧‧除法器 166‧‧‧乘法器 170‧‧‧工作比檢測器 172‧‧‧二值化電路 174‧‧‧平滑電路 180‧‧‧光檢測器 200‧‧‧直流電源 202‧‧‧電容器組 204‧‧‧直流鏈 210‧‧‧充電電路 230‧‧‧充電控制器 300‧‧‧高頻電源 302‧‧‧升壓變壓器 310‧‧‧逆變器 900‧‧‧雷射加工機 910‧‧‧光學系統 920‧‧‧加工機控制裝置 930‧‧‧載台 Lp‧‧‧脈衝雷射 S1‧‧‧時序訊號 S2‧‧‧強度指令 S3‧‧‧位置控制訊號 S4‧‧‧激勵訊號 S5‧‧‧電壓指令
圖1係雷射加工機之方塊圖。 圖2係表示脈衝雷射Lp之強度之波形之一例之圖。 圖3係表示雷射加工機之構成之方塊圖。 圖4係第1實施形態之雷射裝置之方塊圖。 圖5係圖4之雷射裝置之動作波形圖。 圖6係表示電源裝置之構成例之方塊圖。 圖7係第1實施例之雷射控制裝置之方塊圖。 圖8係表示修正動作之一例之波形圖。 圖9係第2實施例之雷射控制裝置之方塊圖。 圖10係第3實施例之雷射控制裝置之方塊圖。 圖11係第4實施例之雷射控制裝置之方塊圖。 圖12係第2實施形態之雷射控制裝置之方塊圖。 圖13係變形例之雷射裝置之方塊圖。
100‧‧‧雷射裝置
110‧‧‧雷射振盪器
120‧‧‧電源裝置
140‧‧‧雷射控制裝置
142‧‧‧平滑電路
144‧‧‧修正部
180‧‧‧光檢測器
200‧‧‧直流電源
300‧‧‧高頻電源
Lp‧‧‧脈衝雷射
S1‧‧‧時序訊號
S2‧‧‧強度指令
S4‧‧‧激勵訊號
S5‧‧‧電壓指令
VDC‧‧‧直流電壓
VREF‧‧‧基準電壓
VRF‧‧‧高頻電壓
Vs1‧‧‧第1檢測訊號
Vs2‧‧‧第2檢測訊號

Claims (8)

  1. 一種雷射加工機，其特徵為，具備：加工機控制裝置，產生脈衝狀之時序訊號；雷射振盪器；電源裝置，對該雷射振盪器供給叢發狀之高頻電壓；光檢測元件，檢測從該雷射振盪器輸出之脈衝雷射，生成脈衝狀之第1檢測訊號；及雷射控制裝置，依據該時序訊號對該電源裝置提供激勵訊號而產生該高頻電壓，並且使該第1檢測訊號平滑而生成第2檢測訊號，基於該第2檢測訊號調節該電源裝置之狀態，該雷射控制裝置具有將該第1檢測訊號作為輸入而輸出該第2檢測訊號之由類比所構成的平滑電路，該由類比所構成的平滑電路之時間常數為該第1檢測訊號之週期的5~50倍。
  2. 如申請專利範圍第1項之雷射加工機，其中，該雷射控制裝置調節該高頻電壓之振幅。
  3. 如申請專利範圍第1項之雷射加工機，其中，該雷射控制裝置調節該高頻電壓之產生時間。
  4. 如申請專利範圍第1至3中任一項之雷射加工機，其 中，該時序訊號之工作比係可變，該雷射控制裝置還具備檢測該脈衝雷射之發光時間和重複週期之比例亦即工作比之工作比檢測器，依據該工作比縮放該第2檢測訊號或其目標值。
  5. 如申請專利範圍第4項之雷射加工機，其中，該工作比檢測器將該第1檢測訊號二值化而生成第3檢測訊號，使該第3檢測訊號平滑而生成表示該工作比之第4檢測訊號。
  6. 一種電源裝置，其基於脈衝狀之時序訊號驅動雷射振盪器，該電源裝置之特徵為，具備：直流電源，生成直流電壓；高頻電源，將該直流電壓轉換為高頻電壓，依據該時序訊號對該雷射振盪器供給叢發狀之該高頻電壓；光檢測元件，檢測從該雷射振盪器輸出之脈衝雷射，生成脈衝狀之第1檢測訊號；及雷射控制裝置，使該第1檢測訊號平滑而生成第2檢測訊號，基於該第2檢測訊號調節該直流電源之該直流電壓及該高頻電源之動作時間中之至少一者。
  7. 如申請專利範圍第6項之電源裝置，其中，該時序訊號之脈衝寬度和/或頻率係可變， 該雷射控制裝置還具備檢測該脈衝雷射之發光時間與重複週期之比例亦即工作比之工作比檢測器，依據該工作比縮放該第2檢測訊號或其目標值。
  8. 如申請專利範圍第7項之電源裝置，其中，該工作比檢測器將該第1檢測訊號二值化而生成第3檢測訊號，使該第3檢測訊號平滑而生成表示該工作比之第4檢測訊號。
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