(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮＣ装置からの指令を受けて電圧波形指令信号に変換し出力する発振器制御部と、この発振器制御部からの電圧波形指令信号を受けて放電電力を供給する電源部と、この電源部からの電力によりレーザ光を発する発振ヘッドと、この発振ヘッドからのレーザ光を検出するレーザ光検出器と、ＮＣ装置からの前記指令を受けて前記電源部、前記発振ヘッド、前記レーザ光検出器をシミュレートするシミュレータ部と、このシミュレータ部からのシミュレート信号と前記レーザ光検出器からの信号との偏差をとる比較器と、この比較器からの偏差を前記電圧波形指令信号に負帰還させて前記電圧波形指令信号を補正する加算器とを備え、前記シミュレータ部からのシミュレート信号を、前記発振器制御部からの電圧波形指令信号よりも遅れて立ち上がる前記レーザ光検出器からの信号と同様に遅らせて出力することにより前記レーザ光検出器からの信号と同期させるようにしたことを特徴とするレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はレーザ発振器に係り、さらに詳しくは、電圧波形指令信号の補正をすることにより光パワーの制御を行うレーザ発振器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３を参照するに、従来より光波形指令を使用するレーザ発振器１０１として特開平４−３５０７８号公報に示されるものがある。すなわち、ＮＣ装置１０３から発せられた周波数、デューティ、振幅等の指令を第一の信号処理部１０５が光波形指令信号１０７に変換して加算器１０９を経て第二の信号処理部１１１に伝達する。
【０００３】
第二の信号処理部１１１では光波形指令信号１０７を電圧波形指令信号１１３に変換し、電源部１１５に送られる。この電源部１１５は、ＤＣＰＵ１１７とＲＦＰＵ１１９から構成されており、ＤＣＰＵ１１７では商用電源からＤＣ可変電圧を得てパルス変調等を行う。
【０００４】
さらに、ＲＦＰＵ１１９はＤＣ電圧からＲＦ（高周波交流）および高圧への変換を行い、発振ヘッド１２１からレーザ光ＬＢを発する。発振ヘッド１２１から発せられたレーザ光ＬＢは光センサ１２３で検出されて光出力検出信号Ｖ２  が比較器１２５に送られる。この光出力検出信号Ｖ２  は、光波形指令から電圧波指令へ変換する遅れＴ１  と、電圧波形指令から放電までの遅れとベース放電の時間による遅れＴ２  （図５参照）を有している。
【０００５】
一方、第一の信号処理部１０５からの光波形指令信号１０７は、光センサ１２３の遅れ（数１００ｍｓ）と同じ遅れを持つＣＲフィルター１２７により前記光センサ１２３の応答特性に合せられたレーザ出力指令信号Ｖ１  が比較器１２５へ送られる。
【０００６】
比較器１２５は入力された光センサ１２３からのフィードバック信号である光出力検出信号Ｖ２  とＣＲフィルター１２７からのレーザ出力指令信号Ｖ１  との偏差を算出し、加算器１０９により第一の信号処理部１０５からの光波形指令信号に加算されてこれを補正して第二の信号処理部１１１を経て電源部１１５へ送ることにより光パワーを制御する。
【０００７】
次ぎに、図４を参照するに、光波形指令を使用しないレーザ発振器１３１が示されている。なお、前述の図３に示したレーザ発振器１０１と共通の部位には共通の符号を付すこととする。
【０００８】
このレーザ発振器１２９では、ＮＣ装置１０３から周波数、デューティ、振幅等のレーザ出力指令信号１３１が発振器制御部１３３に発せられると、発振器制御部１３３の第一の信号処理部１３５で前記レーザ出力指令信号１３１を光波形指令信号に変換して第二の信号処理部１３７に伝達し、第二の信号処理部１３７が光波形指令信号を電圧波形指令信号１１３に変換する。この電圧波形指令信号１１３は加算器１０９を経て電源部１１５のＤＣＰＵ１１７に伝達される。
【０００９】
ＤＣＰＵ１１７は商用電源からＤＣ可変電圧を得てパルス変調等を行い、さらにＲＦＰＵ１１９でＤＣ電圧からＲＦ（高周波交流）および高圧への変換を行い、発振ヘッド１２１からレーザ光ＬＢを発する。このレーザ光ＬＢを光センサ１２３が検出して光出力検出信号Ｖ２  を比較器１２５に送る。
【００１０】
一方、発振器制御部１３３からの電圧波形指令信号１１３はシュミレータ１３９にも送られ、さらに比較器１２５に送られて光センサ１２３からの光出力検出信号Ｖ２  との偏差をとり加算器１０９へ送られ負信号として電圧波形指令信号１１３に加算されてこれを補正して電源部１１５へ送ることにより光パワーを制御する。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図５を参照するに、先に示したレーザ発振器１０１においては、ＣＲフィルター１２７から比較器１２５への信号Ｖ１  が、第二の信号処理部１１１等の遅れＴ１  （数１０〜数ｍｓ）により光パワーが出力されていない状態から立上がってしまい誤った補正をかけてオーバーシュート（Ｖ１  −Ｖ２  分が加わる）による加工不良を生じるおそれがある。また、このオーバーシュートを抑制するためにゲインを落とすと光パワーの安定性が低下するという問題がある。
【００１２】
また、次いで示したレーザ発振器１２９では、前述のレーザ発振器１０１と異なリ第二の信号処理部１１１が閉ループ内になく、電圧波形指令信号１１３からベース放電までの遅れもシュミレートできるので前記したような問題はないものの、シュミレータ１３９をアナログ回路で構成した場合に、レーザ発振器１２９ごとの特性に合うように手動で調整しなければならず、また調整箇所が多いため面倒である。
【００１３】
シュミレータ１３９をデジタルで構成した場合には、調整化を自動化することができるものの処理に時間を要し、前述の場合と逆に光センサ１２３の信号１４１の方がシュミレータ１３９の出力よりも先に立上がり、誤った補正を行うおそれがある。
【００１４】
この発明の目的は、以上のような従来の技術に着目してなされたものであり、光パワーのオーバーシュートを防止して安定したレーザ出力を得ることのできるようなレーザ発振器を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、この発明の請求項１に係るレーザ発振器は、ＮＣ装置からの指令を受けて電圧波形指令信号に変換し出力する発振器制御部と、この発振器制御部からの電圧波形指令信号を受けて放電電力を供給する電源部と、この電源部からの電力によりレーザ光を発する発振ヘッドと、この発振ヘッドからのレーザ光を検出するレーザ光検出器と、ＮＣ装置からの前記指令を受けて前記電源部、前記発振ヘッド、前記レーザ光検出器をシミュレートするシミュレータ部と、このシミュレータ部からのシミュレート信号と前記レーザ光検出器からの信号との偏差をとる比較器と、この比較器からの偏差を前記電圧波形指令信号に負帰還させて前記電圧波形指令信号を補正する加算器とを備え、前記シミュレータ部からのシミュレート信号を、前記発振器制御部からの電圧波形指令信号よりも遅れて立ち上がる前記レーザ光検出器からの信号と同様に遅らせて出力することにより前記レーザ光検出器からの信号と同期させるようにしたことを特徴とするものである。
【００１６】
従って、ＮＣ装置からの指令を受けて発振器制御部が電圧波形指令信号を発し、この電圧波形指令信号を受けて電源部が放電電力を発振ヘッドに供給してレーザ光を出力する。出力されたレーザ光をレーザ光検出器が検出して比較器に信号を発する。一方、シミュレータ部は、ＮＣ装置からの前記指令を受けてシュミレート信号を比較器に発するが、このシミュレート信号を前記レーザ光検出器からの信号と同期させる。これにより、比較器が前記レーザ光検出器の検出信号と前記シュミレート信号の偏差をとり、この偏差を加算器が前記電圧波形指令信号に負帰還させて電圧波形指令信号を補正する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態の例を図面に基づいて説明する。
【００１８】
図１には、この発明にかかるレーザ発振器１が示されている。このレーザ発振器１では、ＮＣ装置３に発振器制御部５が接続されており、この発振器制御部５には加算器７を経て電源部９のＤＣＰＵ１１が接続され、同じく電源部９のＲＦＰＵ１３を経て発振ヘッド１５が接続されている。
【００１９】
また、発振ヘッド１５から発せられたレーザ光ＬＢを検出するレーザ光検出器としての光センサ１７が設けられており、この光センサ１７は比較器１９に接続されている。
【００２０】
一方、前記ＮＣ装置３には、ＤＣＰＵ１１、ＲＦＰＵ１３、発振ヘッド１５、光センサ１７等をシュミレートしたシュミレータ部２１が接続されている。このシュミレータ部２１は前記比較器１９に接続され、この比較器１９は前記加算器７に接続されている。
【００２１】
従って、ＮＣ装置３からの周波数、デューティ、振幅等のレーザ出力指令信号２３を発振器制御部５が電圧波形指令信号２５に変換する。さらに、発振器制御部５から発せられた電圧波形指令信号２５は加算器７を経て電源部９に伝達される。
【００２２】
一方、比較器１９には、前記ＤＣＰＵ１１、ＲＦＰＵ１３、発振ヘッド１５、光センサ１７のすべてをシュミレートするシュミレータ部２１からのシュミレート信号Ｖ１  および実際にＤＣＰＵ１１、ＲＦＰＵ１３、発振ヘッド１５、光センサ１７のすべてを経てきた前記光センサ１７からの信号Ｖ２  が入力され、その差を前記加算器７に加えることにより前記電圧波形指令信号２５を補正して、光パワーを制御する。前記シュミレータ部２１では、予め発振器制御部５に読み込まれている開ループ特性データ（振幅指令に対する電圧波形振幅指令）に基づいてシュミレート信号Ｖ１  を出力する。
【００２３】
図２を参照するに、光センサ１７からの信号Ｖ２  はレーザ出力指令信号２３が発振器制御部５へきてから放電までに要する時間とベース放電を加えた時間ＴＤ  だけ発振器制御部５からの電圧波形指令信号２５よりも遅れて立上がるので、シュミレータ部２１からのシュミレート信号Ｖ１  を同様にレーザ出力指令信号２３が発振器制御部５へきてから放電までの時間とベース放電を加えた時間だけ遅れて立上げるようにしてＶ１  とＶ２  を同期させる。
【００２４】
以上の結果から、シュミレート信号Ｖ１  をレーザ出力指令信号２３に対して、レーザ出力指令信号２３が発振器制御部５へきてから放電までの時間とベース放電を加えた時間ＴＤ  だけ遅らせて出力することにより、光センサ１７からの信号と同期させることができるので、安定した光パワーの制御ができる。これにより、光パワーのオーバーシュートによる加工不良を回避することができる。
【００２５】
また、開ループ特性データを発振器制御部５に読み込むことにより、調整の自動化を図ることができる。
【００２６】
なお、この発明は前述の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行なうことにより、その他の態様で実施し得るものである。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の請求項１に係るレーザ発振器は、ＮＣ装置からの指令を受けて発振器制御部が電圧波形指令信号を発し、この電圧波形指令信号を受けて電源部が放電電力を発振ヘッドに供給してレーザ光を出力する。出力されたレーザ光はレーザ光検出器が検出して比較器に信号を発する。一方、シミュレータ部は、ＮＣ装置からの前記指令を受けてシュミレート信号を比較器に発するが、このシミュレート信号を前記レーザ光検出器からの信号と同期させる。これにより、比較器では前記レーザ光検出器の検出信号と前記シュミレート信号の偏差をとり、この偏差を加算器が前記電圧波形指令信号に負帰還させて電圧波形指令信号を補正することにより正確な補正をすることができる。このため、オーバーシュートによる加工不良を回避することができ、安定した出力を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明にかかるレーザ発振器の一実施の形態を示すブロック構成図である。
【図２】図１中の電圧波形指令とシュミレータ信号と光センサからの信号との関係を示すグラフである。
【図３】従来の光波形指令を使用するタイプのレーザ発振器を示すブロック構成図である。
【図４】従来の光波形指令を使用しないタイプのレーザ発振器を示すブロック構成図である。
【図５】従来のレーザ発振器における各信号の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１  レーザ発振器
３  ＮＣ装置
５  発振器制御部
７  加算器
９  電源部
１５  発振ヘッド
１７  光センサ（レーザ光検出器）
１９  比較器
２１  シュミレータ部
２３  レーザ出力指令信号
２５  電圧波形指令信号
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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