(57)【要約】【課題】  温度センサを必要とすることなしに、安定したレーザ加工を行う。【解決手段】  レーザ発振器（２）から出力されるレーザ光を集光してレーザ加工を行うレーザ装置（１００）において、レーザ発振器への指令値（Ｌ０）に基づいてレーザ出力値（Ｌ１）を算出するレーザ出力値算出手段と、レーザ出力値算出手段により算出されたレーザ出力値と経過時間（ｔ）とに基づいて、レーザ装置内の着目構成要素（７ａ、７ｂ）の温度変化または温度を推定する温度変化推定手段（３１）と、温度変化推定手段により推定された着目構成要素の温度変化または温度に基づいて、レーザ制御条件またはレーザ加工条件を調整する調節手段（３２）と、を備えたことを特徴とするレーザ装置が提供される。なお、レーザパワーセンサ（５）によりレーザ出力値（Ｌ１）を測定するようにしてもよい。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ発振器から出力されるレーザ光を集光してレーザ加工機においてレーザ加工を行うレーザ装置において、
前記レーザ発振器への指令値に基づいてレーザ出力値を算出するレーザ出力値算出手段と、
該レーザ出力値算出手段により算出されたレーザ出力値と経過時間とに基づいて、前記レーザ装置内の着目構成要素の温度変化または温度を推定する温度変化推定手段と、
該温度変化推定手段により推定された前記着目構成要素の温度変化または温度に基づいて、前記レーザ発振器のレーザ制御条件または前記レーザ加工機のレーザ加工条件を調整する調節手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ装置。
【請求項２】
前記レーザ出力値は、レーザ出力指令値または指令出力ピーク値と、指令パルス周波数と、指令パルスデューティとのうちの少なくとも一つを用いて算出されることを特徴とする、請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項３】
前記レーザ出力値は、指令放電電圧値と、指令放電電流値と、指令パルス周波数と、指令パルスデューティとのうちの少なくとも一つを用いて算出されることを特徴とする、請求項１に記載のレーザ装置。
【請求項４】
レーザ発振器から出力されるレーザ光を集光してレーザ加工機においてレーザ加工を行うレーザ装置において、
レーザパワーセンサによりレーザ出力値を測定するレーザ出力値測定手段と、
該レーザ出力値測定手段により測定されたレーザ出力値と経過時間とに基づいて、前記レーザ装置内の着目構成要素の温度変化または温度を推定する温度変化推定手段と、
該温度変化推定手段により推定された前記着目構成要素の温度変化または温度に基づいて、前記レーザ発振器のレーザ制御条件または前記レーザ加工機のレーザ加工条件を調整する調整手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ装置。
【請求項５】
前記レーザ装置の内部または外部の温度もしくは前記レーザ発振器のための冷却水の温度と前記温度変化推定手段により推定された温度変化とに基づいて、前記着目構成要素の温度を推定することを特徴とする、請求項１ないし４記載のレーザ装置。
【請求項６】
前記レーザ装置における前記着目構成要素の前記温度変化または温度は指数関数モデルまたは一次遅れモデルから算出されるようにしたことを特徴とする、請求項１ないし５に記載のレーザ装置。
【請求項７】
前記レーザ装置内の前記着目構成要素が、放電管、放電電極、レーザガス、励起光ランプ、および励起レーザダイオードのうちの少なくとも一つであることを特徴とする、請求項１ないし５に記載のレーザ加工装置。
【請求項８】
前記レーザ装置内の前記着目構成要素が、集光レンズまたは曲率可変ミラーであり、
前記レーザ加工条件が、集光レンズとワークとの間の距離または曲率可変ミラーの曲率であることを特徴とする、請求項１ないし５に記載のレーザ装置。
【請求項９】
前記レーザ装置内の前記着目構成要素の温度が、所定の温度になるまでレーザ加工を中断することを特徴とする、請求項１ないし５に記載のレーザ装置。
【請求項１０】
前記レーザ装置の前記着目構成要素の温度が、所定の限界温度に到達した場合には、前記レーザ装置を停止することを特徴とする、請求項１ないし５に記載のレーザ装置。
【請求項１１】
前記レーザ装置の前記着目構成要素の温度が所定の暖機完了温度に到達した場合には、前記レーザ装置始動時における暖気運転が完了したと判断することを特徴とする、請求項１ないし５に記載のレーザ装置。
【請求項１２】
前記レーザ装置の着目構成要素の温度に基づいて、前記レーザ発振器のレーザガスの圧力をフィードフォワード制御することを特徴とする、請求項１ないし５に記載のレーザ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスもしくは固体媒体を励起してレーザ出力を得るレーザ発振器、あるいは、そのような発振器からのレーザ出力によってレーザ切断やレーザ溶接などのレーザ加工を行うレーザ加工機などを含むレーザ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的なレーザ装置は、レーザ発振器、光を伝送して集光する光伝送系、ワークを駆動する装置、補機類およびこれらを制御する制御装置から主に構成される。例えば一般的なレーザ切断に用いられるレーザ装置は、レーザ発振器、ＸＹＺ駆動の加工テーブル、反射鏡を備えた光伝送系、レーザ光を集光するレーザ加工ヘッド、レーザヘッドにアシストガスを供給するアシストガス供給システム、レーザ発振器および光伝送系、加工ヘッドを冷却する冷却水循環装置、集塵装置、レーザ媒体ガス供給システム、およびこれらを制御するＣＮＣ（ｃｏｍｐｕｔｅｒ  ｎｕｍｅｒｉｃａｌ  ｃｏｎｔｒｏｌ）を含んでいる。さらに、レーザ発振器は、レーザガス循環冷却システム、共振器、放電管システム、放電管に励起エネルギーを供給する電源、およびこれらを制御するレーザ制御装置によって構成される。或る従来技術においては、ＣＮＣがレーザ制御装置の役目を兼ねることもある。
【０００３】
このようなレーザ装置には、各種のセンサが設けられている。最も一般的なセンサはレーザパワーセンサである。リア鏡から取り出された一部のレーザ光がレーザパワーセンサに照射されると、レーザパワーセンサは温度上昇を測定することにより熱流量を算出し、それにより、レーザ出力を検出するようになる。また、レーザ装置には、各所各媒体の温度、圧力、流量、電流および／または電圧を測定するセンサが設けられている。レーザ装置は、これらセンサの計測値に基づいて、アラームを適宜出力し、所定のフィードバック制御を行っている。このようにして、レーザ装置は、種々の外乱要素に抗して、安定したレーザを出力すると共におよび安定したレーザ加工の実現を図っている。
【０００４】
レーザ装置に用いられるレーザ発振器の出力は、近年、より増加する傾向にある。このため、近年のレーザ装置の各所においては、発振器立上げ直後の温度と定常運転時における温度との間に大幅な差異が発生している。レーザ装置は前述したように多数のサブシステムを備えた複雑かつ精密な装置であり、さらにこれらサブシステムの特性は前述した温度変化に対して変化する場合が多い。
【０００５】
例えば、加工ヘッド付近の集光レンズは、高出力のレーザが透過すると、その中心部が熱くなるので、集光レンズ中心部と周辺部との間に温度差が生じる。これにより、レンズ中心部が膨張すると共にレンズ中心部の屈折率が変化するので、実際の焦点距離が変化するという所謂、熱レンズ効果が発生する。このため、レーザ加工始動時と定常運転時とでは、加工ワーク表面に対するレンズの最適位置が異なることになりうる。
【０００６】
また、レーザ発振器内においては、レーザ媒質であるレーザガスが放電によって温度上昇する。これにより、レーザガスが膨張するので、レーザガス供給系が乱され、従って、レーザガス圧制御が混乱してレーザ出力および放電電圧が乱れるようになる。また、このときには放電管および放電電極自体も加熱されるので、放電特性が変化することにもなる。さらに、共振器躯体が熱膨張により歪むので、レーザ始動時と定常運転後とでレーザ出力が異なることも生じうる。
【０００７】
このようなことに対して、特許文献１には、集光レンズの温度を測定し、それにより熱レンズ効果による最適なレンズ位置を制御することが開示されている。また、特許文献２には、レーザガス温度を検出し、レーザ光が安定するレーザガス温度まで発振器を暖気した後、レーザ光を発振させることにより、レーザ出力制御を改善する方法が開示されている。この場合には、発振器内各構成要素の温度を測定しつつ、必要な暖気時間を行うことにより、安定した出力を得ることができる。
【０００８】
さらに、特許文献３には、レーザガスの温度と放電電極の温度とを測定し、これら温度に基づいてレーザ装置の制御を行うことが開示されている。
【０００９】
このように、レーザ装置の各構成要素の温度を測定しつつ、その温度に応じた特性変化に基づいてレーザ装置の制御を行うことにより、出力を開始してから比較的短い時間でレーザ出力の安定および安定したレーザ加工の実現を図ることができる。
【００１０】
しかしながら、温度センサをレーザ装置の光学系構成要素、例えば放電電極、集光レンズなどに設置するためには物理的なスペースが必要とされ、また設置できた場合であっても、特定の光学系構成要素、例えば集光レンズの中心部などは温度測定が困難であるので、レーザ装置の駆動時に正確な温度を連続的に取得するのは容易でない。さらに、このようなセンサ自体の費用も当然に必要である上に、レーザのように出力指令から１ミリ秒以内に実出力が得られるような応答速度の高い温度センサは極めて高価である。従って、このような応答速度の高い温度センサをレーザ装置に全般的に適用するのは現実的でない。
【００１１】
このような問題に対処するために、特許文献４においては、レーザ媒質の温度変化による特性変化に応じて、レーザ出力を制御するために、現時点に先立つ直近のレーザ出力時間とレーザ出力およびオフ時間から、レーザ媒質であるレーザガスの温度上昇に伴う影響をパラメータ化することが開示されている。
【特許文献１】特開２０００−９４１７３号公報
【特許文献２】特開平１０−２２９２２９号公報
【特許文献３】特開平７−１０６６７８号公報
【特許文献４】特開平１０−１３５５４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
ところが、最近の高性能な高出力ガスレーザ装置は強力なレーザガス冷却装置として高性能な熱交換器を備えているので、レーザ発振エリアに供給されるレーザガスの温度は極めて安定している。また、これらレーザ装置は強力なレーザガス送風機も有しており、レーザ発振エリア内のレーザガスは１ミリ秒以内にすべて置換される。従って、レーザガスの温度自体はレーザ出力始動後、数ミリ秒で安定するものの、光学系構成要素、例えば放電電極、放電管、共振器を構成する光学部品などは、レーザガスのように短時間で冷却することはできない。従って、レーザ出力始動後、数秒から数分にかけては、これら光学系構成要素の特性は温度変化により変化する。このようなことから、特許文献４に基づいて、実際にレーザ装置の各光学系構成要素における温度変化に即した制御を行うのは適切でない。
【００１３】
また、これら特許文献においては冷却過程についての考慮が十分でないので、連続的に変化するレーザ制御に対してこれら特許文献に開示されるレーザ装置を適用することはできない。このことは、これら特許文献がパルス発振の場合を主に考慮しているのが理由である。実際には、高出力レーザにおいては、定格最大出力での加工を行った後、即座に低出力の連続出力または低デューティのパルス出力による加工に移行することがしばしば行われている。このような場合にはレーザ出力は継続的に続いているにも関わらず、レーザ装置全般としては冷却過程に入っている。従って、レーザ出力がオフになっている時間に応じただけの制御では、より精密な制御は望めない。特許文献３も同様な問題を有している。
【００１４】
本発明は、レーザ装置における前述した従来技術の問題点を解消して、レーザ装置の光学系構成要素に温度センサを必要とすることなしに長期的に安定して稼動することのできるレーザ装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前述した目的を達成するために１番目に記載の発明によれば、レーザ発振器から出力されるレーザ光を集光してレーザ加工機においてレーザ加工を行うレーザ装置において、前記レーザ発振器への指令値に基づいてレーザ出力値を算出するレーザ出力値算出手段と、該レーザ出力値算出手段により算出されたレーザ出力値と経過時間とに基づいて、前記レーザ装置内の着目構成要素の温度変化または温度を推定する温度変化推定手段と、該温度変化推定手段により推定された前記着目構成要素の温度変化または温度に基づいて、前記レーザ発振器のレーザ制御条件または前記レーザ加工機のレーザ加工条件を調整する調節手段とを備えたことを特徴とするレーザ装置が提供される。
【００１６】
すなわち１番目の発明においては、設計開発段階においてレーザ出力値と時間経過とに基づいて着目構成要素、つまり光学系構成要素、例えば放電電極の温度変化または温度を推定計算できるようにしているので、着目構成要素の温度変化または温度の推定値に基づいてレーザ装置のレーザ発振器およびレーザ加工機の制御条件や加工条件を調整することにより、着目構成要素の温度を実際に測定することなしに、つまり温度センサを用いることなしに、安定したレーザ加工を長期間にわたって行うことが可能となる。なお、レーザ出直値は所定の時間における平均値であるのが好ましい。
【００１７】
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記レーザ出力値は、レーザ出力指令値または指令出力ピーク値と、指令パルス周波数と、指令パルスデューティとのうちの少なくとも一つを用いて算出されることを特徴とする。
すなわち２番目の発明においては、レーザ発振器への指令値から単純に算出するかまたは所定のマップを用いて、これら出力値を求めている。このようして求められたレーザ出力はパルス出力というオンオフ出力による各構成要素への熱的影響を表しているので、レーザ出力と経過時間に基づいて、着目構成要素の温度変化または温度を容易に推定することができる。
【００１８】
３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記レーザ出力値は、指令放電電圧値と、指令放電電流値と、指令パルス周波数と、指令パルスデューティとのうちの少なくとも一つを用いて算出されることを特徴とする。
すなわち３番目の発明においては、着目構成要素により関連のある指令放電電圧値などが用いられるので、より正確なレーザ出力値を算出することができる。
【００１９】
４番目の発明によれば、レーザ発振器から出力されるレーザ光を集光してレーザ加工機においてレーザ加工を行うレーザ装置において、レーザパワーセンサによりレーザ出力値を測定するレーザ出力値測定手段と、該レーザ出力値測定手段により測定されたレーザ出力値と経過時間とに基づいて、前記レーザ装置内の着目構成要素の温度変化または温度を推定する温度変化推定手段と、該温度変化推定手段により推定された前記着目構成要素の温度変化または温度に基づいて、前記レーザ発振器のレーザ制御条件または前記レーザ加工機のレーザ加工条件を調整する調整手段と、を備えたことを特徴とするレーザ装置が提供される。
【００２０】
すなわち４番目の発明においては、実際のレーザ出力を測定しているので、着目構成要素、つまり光学系構成要素の温度変化または温度をさらに精密に推定することができる。そして、着目構成要素の温度変化の推定値に基づいてレーザ装置のレーザ発振器およびレーザ加工機の制御条件や加工条件を調整することにより、着目構成要素の温度を実際に測定することなしに、つまり温度センサを用いることなしに、安定したレーザ加工を長期間にわたって行うことが可能となる。レーザ出力の測定には、応答性の良いレーザパワーセンサを用いるのが望ましいが、レーザパワーセンサの応答時定数を予め測定しておき、一定の出力条件においては、レーザパワーセンサ出力の変化率から実時間のレーザ出力を算出するようにしても良い。
【００２１】
５番目の発明によれば、１番目から４番目のいずれかの発明において、前記レーザ装置の内部または外部の温度もしくは前記レーザ発振器のための冷却水の温度と前記温度変化推定手段により推定された温度変化とに基づいて、前記着目構成要素の温度を推定することを特徴とする。
すなわち５番目の発明においては、レーザ装置内の光学系構成要素の温度を、測定温度およびレーザ出力から割り出すことができるので、その推定温度による正確な制御が可能となる。
【００２２】
６番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記レーザ装置における前記着目構成要素の前記温度変化または温度は指数関数モデルまたは一次遅れモデルから算出されるようにしたことを特徴とする。
すなわち６番目の発明においては、レーザ出力時において、着目構成要素が常時温度変化することがあるものの、このような温度変化を指数関数または一次遅れモデルを用いることにより、簡便かつ正確に算出することができる。なお、一次遅れモデルを用いる際には加熱時と冷却時とにおける時定数は同一にしてもよく、また互いに異なるようにしてもよい。
【００２３】
７番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記レーザ装置内の前記着目構成要素が、放電管、放電電極、レーザガス、励起光ランプ、および励起レーザダイオードのうちの少なくとも一つであることを特徴とする。
すなわち７番目の発明においては、レーザ発振器を構成する各要素の温度変化による特性変化に応じて制御条件を加減することにより、安定した出力を得ることができる。
【００２４】
８番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記レーザ装置内の前記着目構成要素が、集光レンズまたは曲率可変ミラーであり、前記レーザ加工条件が、集光レンズとワークとの間の距離または曲率可変ミラーの曲率であることを特徴とする。
すなわち８番目の発明においては、透過光学部品にレーザビームが透過することで発生する熱レンズ効果よる影響を加工条件の変更により補正することができる。
【００２５】
９番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記レーザ装置内の前記着目構成要素の温度が、所定の温度になるまでレーザ加工を中断することを特徴とする。
すなわち９番目の発明においては、熱レンズ効果が安定するまでの待機時間を必要最小限にすることが可能である。
【００２６】
１０番目の発明によれば、１番目から５番目のいずれかの発明において、前記レーザ装置の前記着目構成要素の温度が、所定の限界温度に到達した場合には、前記レーザ装置を停止することを特徴とする。
すなわち１０番目の発明においては、短時間でかつ断続的ではあるものの、連続運転時の限界出力すなわち連続定格出力を超えるレーザパワーを出力することができる。
【００２７】
１１番目の発明によれば、１番目から５番目の発明において、前記レーザ装置の前記着目構成要素の温度が所定の暖機完了温度に到達した場合には、前記レーザ装置始動時における暖気運転が完了したと判断することを特徴とする。
すなわち１１番目の発明においては、必要十分な時間での暖機運転が可能になる。
【００２８】
１２番目の発明によれば、１番目から５番目の発明において、前記レーザ装置の着目構成要素の温度に基づいて、前記レーザ発振器のレーザガスの圧力をフィードフォワード制御することを特徴とする。
すなわち１２番目の発明においては、着目構成要素の温度を推定することにより、レーザガス圧の変化を予測することができる。このレーザガス圧変化を解消するようにフィードフォワード制御を行うことによって、フィードバック制御のみの場合より制御性を高めることが可能となる。
【発明の効果】
【００２９】
各発明によれば、温度センサを用いることなしに、安定したレーザ加工を長期間にわたって行うことが可能となるという共通の効果を奏しうる。
【００３０】
さらに、２番目の発明によれば、着目構成要素の温度変化または温度を容易に推定することができるという効果を奏しうる。
さらに、３番目の発明によれば、より正確なレーザ出力値を算出することができるという効果を奏しうる。
さらに、４番目の発明によれば、温度をさらに精密に推定することができるという効果を奏しうる。
さらに、５番目の発明によれば、レーザ装置内の光学系構成要素の温度を、測定温度およびレーザ出力から割り出すことができるので、その推定温度による正確な制御を行うことができるという効果を奏しうる。
さらに、６番目の発明によれば、指数関数または一次遅れモデルを用いることにより、簡便かつ正確に算出することができるという効果を奏しうる。
さらに、７番目の発明によれば、安定した出力を得ることができるという効果を奏しうる。
さらに、８番目の発明によれば、熱レンズ効果よる影響を加工条件の変更により補正することができるという効果を奏しうる。
さらに、９番目の発明によれば、熱レンズ効果が安定するまでの待機時間を必要最小限にすることができるという効果を奏しうる。
さらに、１０番目の発明によれば、連続運転時の限界出力すなわち連続定格出力を超えるレーザパワーを出力することができるという効果を奏しうる。
さらに、１１番目の発明によれば、必要十分な時間での暖機運転が可能になるという効果を奏しうる。
さらに、１２番目の発明によれば、フィードバック制御のみの場合より制御性を高めることが可能となるという効果を奏しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図１は、本発明の一つの実施形態に基づくレーザ装置の略図である。本発明に基づくレーザ装置１００はレーザ発振器２とレーザ加工機１１とを含んでおり、図１に示されるように、これらレーザ発振器２とレーザ加工機１１とは制御装置１を介して互いに電気的に接続されている。
【００３２】
レーザ発振器２は誘導放電励起型のレーザガス発振器であり、レーザガス圧制御システム１８に接続された放電管９を含んでいる。レーザガス圧制御システム１８は、レーザ発振器２に形成されたレーザガス供給口１７およびレーザガス排出口１９を介して放電管９へのレーザガスの供給および放電管９からのレーザガスの排出を行うことができる。放電管９の一端には部分透過性を有しないリア鏡６（共振器内部ミラー）が設けられており、放電管９の他端には部分透過性を有する出力鏡８が設けられている。リア鏡６の背面にはレーザパワーセンサ５が配置されている。図示されるように、リア鏡６および出力鏡８の間の光共振空間内には二つの放電セクション２９ａ、２９ｂが設けられている。
【００３３】
各放電セクション２９ａ、２９ｂは放電管９を挟むように配置された一対の放電電極７ａ、７ｂをそれぞれ含んでいる。これら放電電極７ａ、７ｂは同一寸法であって、誘電体コーティングが施されているものとする。図１に示されるように放電電極７ａはマッチング回路３を介してレーザ電源４に接続されている。なお、放電電極７ｂも同様のマッチング回路を介してレーザ電源に接続されているが、理解を容易にするためにこれらは図示しないものとする。これらレーザ電源はそれぞれ独立して制御され、対応する各放電セクション２９ａ、２９ｂに供給する電力を自由に調整することができる。
【００３４】
さらに、図示されるように放電管９には送風機１４が配置され、送風機の上流および下流には熱交換器１２、１２’がそれぞれ配置されている。さらに、レーザ発振器２は冷却水循環システム２２に接続されており、放電管９内のレーザガスなどが適宜冷却されるようになっている。
【００３５】
さらに、図１に示されるように、レーザ発振器２の内部空間の温度Ｔｉおよび外部空間の温度Ｔｏをそれぞれ測定する温度センサ６１、６２がレーザ発振器２に設けられている。また、レーザ発振器２の冷却水循環システム２２には冷却水の温度Ｔｗを測定する温度センサ６３が設けられている。
【００３６】
なお、図１においては高速軸流型のレーザ発振器が示されているが、レーザ発振器が他の形態のレーザ発振器、例えば３軸直交型発振器もしくは熱拡散冷却によるガススラブレーザであってもよい。
【００３７】
レーザ加工機１１はレーザ発振器２の出力鏡８から出力されたレーザを反射する複数、図１においては三つの反射鏡１０ａ、１０ｂ、１０ｃを含んでいる。図示されるように、これら反射鏡１０ａ、１０ｂ、１０ｃにより反射されたレーザは集光レンズ１３および加工ヘッド１６を通って加工テーブル２１上の加工ワーク２０に照射されるようになっている。また、加工ワーク２０は加工テーブル２１の位置を変更することにより所定の場所に位置決めできる。さらに、図１に示されるようにレーザ加工機１１にはアシストガス供給システム１５が設けられている。レーザ加工機１１外部に設置されたアシストガス源（図示しない）からのアシストガスはアシストガス供給システム１５によって加工ヘッド１６の所望の位置まで供給される。
【００３８】
レーザ発振器２とレーザ加工機１１とを電気的に接続する制御装置１はディジタルコンピュータからなり、双方向性バスによって相互に接続されたＲＯＭ（リードオンリメモリ）、ＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）、ＣＰＵ（マイクロプロセッサ）、入力ポートおよび出力ポートを具備している。これら入力ポートおよび出力ポートはレーザ発振器２およびレーザ加工機１１の所定の構成要素に適切に接続されているものとする。例えば図１に示される温度センサ６１、６２、６３は対応するＡＤ変換器（図示しない）を介して制御装置１の入力ポートにそれぞれ接続されている。また、放電管９におけるレーザガスの圧力を検出する圧力センサ（図示しない）も制御装置１の入力ポートに接続されている。このような構成であるために、制御装置１は、後述する温度変化推定手段３１および制御条件調整手段３２として作動することが可能となる。
【００３９】
レーザ装置１００の動作時には、レーザガス圧制御システム１８によってレーザガスがレーザガス供給口１７を通って放電管９内に供給される。次いで、送風機１４によってレーザガスは放電管９からなる循環路を循環する。図１において矢印により示されるように、送風機１４から送り出されたレーザガスは圧縮熱を除去するための熱交換器１２’を通過して各放電セクション２９ａ、２９ｂに供給される。
【００４０】
放電セクション２９ａ、２９ｂにおいて放電電極７ａ、７ｂにより、所定の電圧、例えば数百ｋＨｚから数十ＭＨｚの交流電圧を印加すると、放電作用によりレーザガスが励起され、それにより、レーザが発生する。周知の原理により、レーザは光共振空間で増幅され、出力鏡８を通じて出力レーザが取り出される。放電作用により高温となったレーザガスは熱交換器１２によって冷却され、送風機１４に再び戻る。なお、このときには冷却水循環システム２２が作動して、放電管９内のレーザガスなどが冷却されるものとする。
【００４１】
出力鏡８から取り出されたレーザは図示されるようにレーザ発振器２からレーザ加工機１１に供給される。レーザ加工機１１においては、レーザは三つの反射鏡１０ａ、１０ｂ、１０ｃにより適切に反射される。反射されたレーザは集光レンズ１３により収束されて、加工ヘッド１６を通じて加工ワーク２０に照射される。これにより、加工テーブル２１上の加工ワーク２０を加工、例えば切断または溶接することが可能となる。
【００４２】
このようなレーザ装置１００においては、放電電極７ａ、７ｂにおける放電電圧波形と放電電流波形との間の位相差を用いて放電注入電力の大きさを決定している。レーザ装置１００には、放電エネルギをレーザガスに効率的に供給するために前述した位相差を調整するためのマッチング回路３が設けられている。ところが、レーザ装置１００内の光学系構成要素、例えば放電電極７ａ、７ｂの温度はレーザ装置１００の使用時にレーザ出力および経過時間に応じて上昇する。この放電電極７ａ、７ｂの温度変化に伴って放電電極７ａの間および放電電極７ｂの間のインピーダンス特性が変化する。これにより、電源回路全体の特性が変化し、放電注入効率も変化する。このため、放電電極７ａ、７ｂにおける放電特性が変化し、それにより、レーザの出力指令値と実際のレーザ出力値との間に偏差が生じるようになる。
【００４３】
従って、放電電極７ａおよび放電電極７ｂの温度に応じてレーザの出力指令値のピーク出力もしくはパルスデューティを調節し、実際のレーザ出力とレーザの出力指令値との間の偏差が抑えられるようにすることが行われる。
【００４４】
なお、放電電極７ａ、７ｂは放電管９内におけるレーザガスおよび冷却水循環システム２２からの冷却水などにより冷却されるので、例えばレーザ装置１００の出力を最大値に設定したとしても、放電電極７ａ、７ｂの温度は或る温度までしか上昇しない。次いで、レーザの出力を或る所定の値まで低下させれば、前述した冷却作用により放電電極７ａ、７ｂの温度は次第に低下する。
【００４５】
前述したように光学系構成要素の温度を温度センサにより取得するのは困難であるので、本発明においては温度変化推定手段３１を用いて光学系構成要素、例えば放電電極７ａ、７ｂの温度または温度変化を推定するようにしている。
【００４６】
温度変化推定手段３１において光学系構成要素、例えば放電電極７ａ、７ｂの温度を推定する際には、図２（ａ）に示されるように実際のレーザ出力Ｌ１を経過時間ｔおよびレーザ出力指令値Ｌ０からなる関数として実験などにより予め求められたマップが使用される。このようなマップは制御装置１のＲＯＭまたはＲＡＭなどに予め保存されている。そして、このようなマップを用いて、レーザ出力指令値Ｌ０および経過時間ｔから対応するレーザ出力Ｌ１を求めている。なお、図示しない別のマップに基づいてレーザ出力指令値Ｌ０から放電電圧および／または放電電流を算出し、これらに基づいてレーザ出力Ｌ１を求めるようにしてもよい。また、平均値であるレーザ出力Ｌ１は、レーザ出力指令値Ｌ０、レーザ出力指令値Ｌ０のピーク値、指令パルス周波数、指令パルスデューティからなる関数としてのマップ（図示しない）から求めるようにしてもよい。これにより、正確なレーザ出力Ｌ１を簡易に求めることができる。
【００４７】
次いで、レーザ出力Ｌ１と光学系構成要素、例えば放電電極７ａ、７ｂの温度Ｔｅとの関係を示す他のマップ（図２（ｂ））から放電電極７ａ、７ｂの温度Ｔｅを推定するものとする。図２（ｂ）に示されるマップおよび後述するマップも制御装置１のＲＯＭまたはＲＡＭなどに記憶されているものとする。当然のことながら、放電電極７ａ、７ｂ以外の光学系構成要素の温度を求める際には、当該光学系構成要素のために予め準備された同様のマップ（図示しない）が使用されるものとする。
【００４８】
また、光学系構成要素、例えば放電電極７ａ、７ｂの温度Ｔｅはマップを用いることなしに所定の計算式より算出するようにしてもよい。このときに用いられる計算式は、例えば指数関数モデルまたは一次遅れモデル式である。このような式を用いることにより、温度Ｔｅを比較的簡便かつ正確に算出することが可能となる。
【００４９】
次いで温度変化推定手段３１により推定された光学系構成要素、例えば放電電極７ａ、７ｂの温度Ｔｅに基づいて、レーザ出力指令値Ｌ０のピーク出力ＰもしくはパルスデューティＤをを調節する。この場合にも図２（ｃ）に示されるようなピーク出力Ｐに関するマップおよび図２（ｄ）に示されるようなパルスデューティＤに関するマップから、ピーク出力Ｐおよび／またはパルスデューティＤを求める。
【００５０】
次いで、求められたピーク出力ＰおよびパルスデューティＤは制御条件調整手段３２に供給され、これらピーク出力ＰおよびパルスデューティＤに基づいて制御条件調整手段３２によりレーザ発振器２のレーザ制御条件が調整される。このとき、出力時の放電電圧および／または放電電流が調節され、それにより、放電電極７ａおよび放電電極７ｂの温度に応じてレーザの出力指令値のピーク出力もしくはパルスデューティを調節するようにする。これにより、実際のレーザ出力とレーザの出力指令値との間の偏差が抑えられるようになる。なお、シマー放電時における電圧および／または電流を調節することにより、実際のレーザ出力とレーザの出力指令値との間の偏差が抑えるようにしてもよい。
【００５１】
このように、本発明においては、光学系構成要素の温度を実際に測定することなしに、つまり光学系構成要素のための温度センサを用いることなしにレーザ装置１００のレーザ制御条件を調整し、それにより、安定したレーザ加工を長期間にわたって行うことが可能となる。なお、さらに良好な制御を望む場合には、光学系構成要素、例えば放電電極７ａ、７ｂの温度Ｔｅに基づいて、マッチング回路３内のキャパシタンスおよび／またはリアクタンスを動的に制御するのが好ましい。
【００５２】
なお、本発明においては、レーザ出力Ｌ１は所定の時間、例えば約０．５秒におけるレーザ出力を平均化したものである。レーザ出力Ｌ１は数十Ｈｚから数ｋＨｚにわたる比較的短時間での繰り返しパルスであるのに対し、光学系構成要素、例えば放電電極７ａ、７ｂの温度Ｔｅは数秒から数分オーダという比較的長時間にわたって変化する。このため、本発明においては、計算時の便宜を図るために、所定の時間における平均値をレーザ出力Ｌ１として使用している。なお、マップから求められるレーザ出力Ｌ１は安定するのに十分に長い時間、例えば数十秒経過した後の値であり、この値を適宜、補完演算することにより前述した所定の値におけるレーザ出力を求めるのが好ましい。このような場合には、レーザ出力を逐一算出する場合と比較して、計算量を大幅に少なくすると共に、制御装置１のＣＰＵに掛かる負荷を低減することも可能となる。
【００５３】
同様に、平均値であるレーザ出力Ｌ１は、指令放電電圧値と、指令放電電流値と、指令パルス周波数と、指令パルスデューティからなる関数としてのマップ（図示しない）から求めるようにしてもよい。このような場合には、放電電極７ａ、７ｂにより関連のある指令放電電圧値などが用いられるので、より正確なレーザ出力Ｌ１を算出できる。
【００５４】
他の実施形態においては、レーザ出力Ｌ１をマップなどから求める代わりに、レーザパワーセンサ５を使用することによりレーザ出力Ｌ１を直接的に検出するようにしてもよい。次いで、前述したのと同様な手法を用いて光学系構成要素、例えば放電電極７ａ、７ｂの温度Ｔｅを算出する。この実施形態においては、実際のレーザ出力Ｌ１を直接的に測定しているので、光学系構成要素、例えば放電電極７ａ、７ｂの温度変化をさらに精密に推定することができる。なお、レーザパワーセンサ５からの応答速度が遅い場合には、レーザ出力後に所定の時間が経過して安定したレーザ出力をレーザパワーセンサ５により検出し、前述したマップから求められたレーザ出力Ｌ１をレーザパワーセンサ５により検出した値を用いて補正するようにしてもよい。
【００５５】
ところで、光学系構成要素の推定温度Ｔｅは実際には基準温度Ｔ０と温度変化量ΔＴとを加算したもの（Ｔｅ＝Ｔ０＋ΔＴ）である。基準温度Ｔ０はレーザ装置１００の設置環境に応じて定まる所定の値であり、例えばレーザ装置１００が設置される部屋の温度（つまり、レーザ発振器２の外部空間の温度Ｔｏ）、レーザ発振器２の内部空間の温度Ｔｉまたは冷却水循環システム２２で使用される冷却水の温度Ｔｗ等である。このため、温度変化推定手段３１は厳密には温度変化量ΔＴを推定していると言い換えることもできる。
【００５６】
通常はレーザ装置１００が設置される部屋の温度、およびレーザ発振器２に備えられた冷却水循環システム２２の冷却水温度Ｔｗは比較的厳密に管理されているものの、これら温度Ｔｏ、Ｔｉ、Ｔｗは季節に応じて変化し、夏場は高くて冬場は低くなる。また、特定の地域においては技術的および経済的理由により冷却水温度Ｔｗ自体を一定に維持できない場合もある。
【００５７】
このため、これら温度Ｔｏ、Ｔｉ、Ｔｗのうちのいずれかを基準温度Ｔ０として使用している場合には、基準温度Ｔ０が常に一定にはならない。従って、このような場合には、図１に示される温度センサ６１、６２、６３を使用してレーザ発振器２の内部空間の温度Ｔｉ、レーザ発振器２の外部空間の温度Ｔｏ、または冷却水循環システム２２の冷却水の温度Ｔｗを検出する。次いで、これら温度に基づいて基準温度Ｔ０を変更した上で、推定温度Ｔｅ（Ｔｅ＝Ｔ０＋ΔＴ）を算出する。これにより、外部環境変化に対してより安定したレーザ出力Ｌ１を得ることが可能となる。
【００５８】
また、前述した実施形態においては光学系構成要素のうちの放電電極７ａ、７ｂについて説明したが、他の光学系構成要素、例えばレーザガス、ＹＡＧ（ｙｔｔｒｉｕｍ−ａｌｕｍｉｎｕｍ−ｇａｒｎｅｔ）結晶（図示しない）、出力鏡８、集光レンズ１３、励起光ランプ（図示しない）、レーザダイオード（図示しない）の温度を推定するようにしてもよい。これら光学系構成要素の温度も前述したのと同様な手法により求めることができる。当然のことながら、これら複数の光学系構成要素のうちのいくつかについての温度を温度変化推定手段３１によって推定し、これら複数の温度に基づいて制御条件調整手段３２によりレーザ装置１００のレーザ発振器２の制御を行うようにしてもよい。また、レーザ発振器２が直流放電方式の場合には、導電性電極も光学系構成要素に含まれるものとする。
【００５９】
このように、本発明においては温度変化推定手段３１により推定した光学系構成要素の温度Ｔｅに基づいて、制御条件調整手段３２によりレーザ発振器２を制御している。レーザ装置１００のレーザ加工機１１の制御を行うために制御条件調整手段３２を使用してもよい。
【００６０】
図３は、レーザ出力、集光レンズ温度、集光点の位置変動と時間との関係を示す図である。図３に示されるように、期間Ｓ１においてレーザ出力指令をパルス状に発信すると、前述したようにレーザが出力鏡８より出力される。そして、このことにより、集光レンズ１３の温度Ｔｅ１（推定温度）は次第に増加する。ところが、集光レンズ１３の温度増加に伴い、熱レンズ効果によりレーザのビーム径が変化するので、加工ワーク２０におけるレーザ集光点の位置はズレるようになる。図３の期間Ｓ１においては、集光点の位置は基準方向とは反対方向にズレているのが分かる。
【００６１】
次いで、期間Ｓ２においてレーザ出力指令を停止すると、集光レンズ１３の温度Ｔｅ１は当然に低下するものと推定される。このため、レーザを照射した場合には集光点の位置ズレも解消される方向に変化する。そして、期間Ｓ３において再びレーザ出力指令を出すと、集光レンズ１３の温度Ｔｅ１が上昇開始すると共に、集光点の位置もズレる方向に再び変化するようになる。つまり、集光レンズ１３の温度Ｔｅ１が上昇するほど集光点の位置はズレるようになることが分かる。そして、このように集光点がズレることにより、レーザ加工機１１における加工ワーク２０の加工が不安定となる。
【００６２】
このため、本発明においては、温度変化推定手段３１により集光レンズ１３の温度Ｔｅ１を推定し、図３に基づいて温度Ｔｅ１から集光点の位置変動Δｘを求める。次いで、この位置変動Δｘを制御条件調整手段３２に送り、制御条件調整手段３２によって、位置変動Δｘが零となる方向に加工テーブル２１を移動させる制御を行う。これにより、集光レンズ１３の温度が上昇した場合であっても、焦点光の位置変動Δｘを調整しつつ加工ワーク２０の加工を行えるので、加工ワーク２０の加工が不安定となるのを避けられる。
【００６３】
この場合には、例えば期間Ｓ１において集光レンズ１３の一つの温度Ｔｅ１を求め、加工テーブル２１の調整を一回のみ行ってもよく、また例えば期間Ｓ１において集光レンズ１３の温度Ｔｅ１を複数回求め、加工テーブル２１の調整を複数回にわたって行うようにしてもよい。
【００６４】
また、図１における反射鏡１０ａ〜１０ｃが曲率可変ミラーである場合には、集光レンズ１３の温度上昇に応じて、これら反射鏡１０ａ〜１０ｃの曲率を変更することにより、位置変動Δｘを零にすることも可能である。なお、当然のことながら、集光レンズ１３の温度上昇に応じて、加工テーブル２１の位置調整と反射鏡１０ａ〜１０ｃの曲率調整との両方を行うようにしてもよい。このような場合には、より短時間で位置変動Δｘを解消することが可能となる。
【００６５】
ところで、レーザ装置１００を長時間にわたって運転すると光学系構成要素が汚染されるので、レーザ出力は次第に低下する。このため、光学系構成要素、例えば放電電極７ａ、７ｂの推定温度Ｔｅにより決定される平均レーザ出力値Ｌ１に対して補正を行う必要がある。従って、定期的に、固定した定格指令を一定時間にわたって連続して行うようにし、レーザ出力が十分安定した後で、光学系構成要素の推定温度より算出されるレーザ出力値Ｌ１とレーザパワーセンサ５から算出されるレーザ出力値とを比較する。そして、これらレーザ出力値の間の偏差をレーザ出力Ｌ１に加えるような補正を行うのが好ましく、それにより、長時間にわたって運転した後においても、正確なレーザ出力Ｌ１を得ることが可能となる。
【００６６】
さらに、光学系構成要素が汚染されてレーザ出力が低下するときには、レーザの伝播特性も変化し、ビーム径も変化する。従って、加工テーブル２１の移動距離の調整、または反射鏡１０ａ〜１０ｃが曲率可変ミラーである場合には曲率の調整を行うことにより、光学系構成要素が汚染された場合であっても、加工ワーク２０の加工を安定して行うことが可能である。
【００６７】
ところで、前述したようにレーザ装置１００においては集光レンズ１３の温度が上昇して熱レンズ効果が生じるものの、熱レンズ効果が発生して比較的短時間、例えば数秒が経過すれば、熱レンズ効果が安定する。このため、加工ワーク２０を比較的安定した状態で加工することが可能となる。このため、集光レンズ１３の温度が所定の値になるまでレーザ加工作業を行わないようにするのが好ましい。
【００６８】
図４（ａ）は、本発明のレーザ装置の一つの動作プログラムを示すフローチャートである。このプログラム１１０および後述するプログラム１２０、１３０、１４０は制御装置１のＲＯＭまたはＲＡＭに予め組み込まれているものとする。図４（ａ）に示されるプログラム１１０の場合には、レーザ加工機１１において加工ワーク２０に対してピアス加工を行い、ピアス加工が完了した後においても、レーザをさらに照射し続ける。このときには、形成された孔（ピアス）にレーザを照射しているだけであるので、加工ワーク２０自体は加工されない。
【００６９】
そして、プログラム１１０のステップ１１１において光学系構成要素、この場合には集光レンズ１３の温度Ｔｅ１を前述した手法により推定する。レーザは、温度変化推定手段３１により推定される集光レンズ１３の温度Ｔｅ１が所定の温度Ｔ１を越えるまで照射され続ける。所定の温度Ｔ１は集光レンズ１３の熱レンズ効果が安定するのに十分な時間が経過したと判断できる温度である。
【００７０】
次いで、ステップ１１２において集光レンズ１３の推定温度Ｔｅ１が所定の温度Ｔ１よりも大きいか否かが判定される。集光レンズ１３の推定温度Ｔｅ１が所定の温度Ｔ１よりも大きいと判定された場合にはステップ１１３に進む。この場合には、集光レンズ１３の熱レンズ効果は既に安定していると判断できるので、加工テーブル２１を動かして加工ワーク２０に対する作業、この場合は切断作業を開始する。これにより、必要最小限な時間で加工ワーク２０に対する加工作業を安定した状態で行うことが可能となる。なお、ステップ１１２において集光レンズ１３の推定温度Ｔｅ１が所定の温度Ｔ１よりも大きくないと判定された場合には、ステップ１１１に戻り、集光レンズ１３の推定温度Ｔｅ１が所定の温度Ｔ１よりも大きくなるまで、つまり熱レンズ効果が安定すると判断できるまで処理を繰り返すものとする。
【００７１】
特にレーザ出力指令値を頻繁に変更するような場合には従来では単に所定の待ち時間をその都度、設定するのみであったが、本発明では集光レンズ１３の推定温度に基づいて加工ワーク２０を加工するか否かを判断しているので、レーザ加工に伴う待ち時間が必要最小限で足り、結果的に生産性を向上させることが可能となる。
同様のことは、集光レンズ１３の冷却過程にも適用される。レーザ切断にレーザマーキングを併用する場合、マーキングは、切断に比べて極めて小さい出力で加工される。したがって、切断直後にマーキングに入る際には、集光レンズが低出力に応じた温度に安定するまで待機する必要がある。本発明では、集光レンズ１３の冷却完了時を推定できるので、この点での待ち時間も短縮できる。
【００７２】
なお、図４（ａ）に示されるプログラム１１０の場合には集光レンズ１３の温度Ｔｅ１を推定していたが、他の温度、例えばＹＡＧレーザロッドのＹＡＧ結晶（図示しない）の温度を推定するようにしてもよい。そして、ＹＡＧ結晶の温度が所定の温度に到達するまでレーザを入射しないようにすれば、入射部におけるレーザのビーム径の変動が少なくなるので、入射部で使用される光ファイバの焼損の危険性が低減する。
【００７３】
ところで、レーザ装置１００のレーザ加工機１１によって溶接作業を行う場合には、比較的短い時間であっても、限界値付近までレーザ出力を向上させられるのが好ましい。図４（ｂ）は、本発明のレーザ装置の他の動作プログラムを示すフローチャートである。このプログラム１２０のステップ１２１においては光学系構成要素の温度Ｔｅを同様に推定し、次いでステップ１２２において推定温度Ｔｅが所定の温度Ｔ２よりも小さいか否かを判定する。所定の温度Ｔ２はレーザ発振器２を使用することのできる最大温度であり、前述した温度Ｔ１よりも大きい値であるものとする。推定温度Ｔｅが所定の温度Ｔ２よりも小さい場合には、ステップ１２３に進んで、そのままレーザ加工機１１を使用する。これにより、推定温度Ｔｅが所定の温度Ｔ２に到達する限界までレーザ加工機１１を使用することができる。一方、推定温度Ｔｅが所定の温度Ｔ２よりも小さくない場合には、ステップ１２４に進んで、レーザ発振器２のレーザを停止し、レーザ発振器２を適宜、冷却する。従って、比較的短時間であるものの、本実施形態においては、レーザ装置１００を限界の出力まで使用することが可能となる。
【００７４】
さらに、温度変化推定手段３１によって推定される光学系構成要素の推定温度Ｔｅに基づいて、レーザ装置１００の暖機運転が完了したか否かを判断するようにしてもよい。図５（ａ）は、このような場合に使用される本発明のレーザ装置のさらに他の動作プログラムを示すフローチャートである。図５（ａ）に示されるプログラム１３０のステップ１３１においては、光学系構成要素の温度Ｔｅを温度変化推定手段３１によって同様に推定する。次いで、ステップ１３２に進み、推定温度Ｔｅが所定の温度Ｔ３より高いか否かを判定する。所定の温度Ｔ３はレーザ装置１００の暖機運転が完了したと判断するのに十分な温度であり、前述した温度Ｔ１よりも低い値であるものとする。推定温度Ｔｅが所定の温度Ｔ３より高いと判定された場合には、ステップ１３３に進み、暖機運転が完了したものと判断して、レーザ加工機１１による加工ワーク２０の加工作業を開始する。一方、推定温度Ｔｅが所定の温度Ｔ３より高くないと判定された場合には、ステップ１３１に進み、推定温度Ｔｅが所定の温度Ｔ３より高くなるまで、つまり暖機運転が完了したものと判断できるまで処理を繰り返すものとする。このような処理を行う場合には、暖機運転に要する時間が必要最小限で足りるので、実際の加工ワーク２０の加工を迅速に開始することが可能となる。
【００７５】
ところで、レーザ発振器２においてはレーザ出力の立ち上がり時および立ち下がり時には、放電管９内のレーザガスの一部が熱膨張するので、放電管９のレーザガス封止空間の圧力が増加し、それにより、レーザガスの送風抵抗も変化するようになる。これにより、レーザガス圧力のオーバーシュートまたはアンダーシュートが発生するので、実際のレーザ出力は不安定となる。このような、オーバーシュートまたはアンダーシュートは、レーザ発振器２に予め設けられたレーザガス圧制御システム１８によって放電管９内の圧力が所定の圧力にまで戻されることにより解消されるものの、レーザガス圧制御システム１８のみによってレーザ出力を安定させるのは或る程度の時間が必要とされる。このため、レーザ出力の立ち上がり時および立ち下がり時には圧力センサ（図示しない）により得られた圧力値に加えて、温度変化推定手段３１により得られた光学系構成要素の推定温度Ｔｅに基づいて放電管９における圧力制御、特にフィードフォーワード制御を行うのが好ましい。
【００７６】
図５（ｂ）は、このような場合に使用される本発明のレーザ装置の別の動作プログラムを示すフローチャートである。図５（ｂ）におけるプログラム１４０のステップ１４１においては、光学系構成要素、この場合には放電セクション２９ａ、２９ｂまたは放電セクション２９ａ、２９ｂの直下流の温度Ｔｅ２を前述したのと同様な手法により推定する。次いで、ステップ１４２において、推定温度Ｔｅ２が所定の温度Ｔ４よりも大きいか否かが判定される。ここで、所定の温度Ｔ４は、放電管９の圧力制御をレーザガス圧制御システム１８のみで行うのに十分であると判断される温度であるものとする。
【００７７】
推定温度Ｔｅ２が所定の温度Ｔ４よりも大きいと判定された場合にはステップ１４３に進み、レーザガス圧制御システム１８によって放電管９の圧力に対し所定の減圧処理を行う。この場合の減圧処理は放電管９内の圧力を所定の微小量だけ減圧する処理であるものとする。なお、ステップ１４２において推定温度Ｔｅ２が所定の温度Ｔ４よりも大きくないいと判定された場合には、レーザガス圧制御システム１８のみによる圧力制御で十分であると判断して処理を終了する。
【００７８】
次いで、ステップ１４４に進み、図示しない圧力センサによって放電管９の圧力Ｐ１を検出する。そして、ステップ１４５において検出された圧力Ｐ１が所定の圧力Ｐ０よりも大きいか否かが判定される。圧力Ｐ１が所定の圧力Ｐ０よりも大きいと判定された場合には、ステップ１４３に戻って、前述した減圧処理を行う。その後、ステップ１４４において再び検出された新たな圧力Ｐ１がステップ１４５においても未だ所定の圧力Ｐ０よりも大きい場合にはステップ１４３に戻って、減圧処理を繰り返し行うものとする。なお、ステップ１４５において、圧力Ｐ１が所定の圧力Ｐ０よりも大きくないと判定された場合には処理を終了する。
【００７９】
このような場合には放電セクション２９ａ、２９ｂなどの推定温度Ｔｅ２から放電管９の圧力上昇を予め予測し、放電管９における減圧作用をフィードフォーワード制御により事前に行っているので、従来の場合よりも迅速にオーバーシュート発生時の圧力を所定の圧力Ｐ０まで低下させられる。なお、図面には示さないものの、アンダーシュートが発生する場合にも、ほぼ同様の手法により加圧制御が行われることは、本発明の範囲に含まれる。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】本発明の一つの実施形態に基づくレーザ装置の略図である。
【図２】（ａ）レーザ出力Ｌ１のマップを示す図である。（ｂ）レーザ出力Ｌ１と光学系構成要素の温度Ｔｅとのマップを示す図である。（ｃ）光学系構成要素の温度Ｔｅとピーク出力Ｐとのマップを示す図である。（ｄ）光学系構成要素の温度ＴｅとパルスデューティＤとのマップを示す図である。
【図３】出力、集光レンズ温度、集光点の位置変動と時間との関係を示す図である。
【図４】（ａ）本発明のレーザ装置の一つの動作プログラムを示すフローチャートである。（ｂ）本発明のレーザ装置の他の動作プログラムを示すフローチャートである。
【図５】（ａ）本発明のレーザ装置のさらに他の動作プログラムを示すフローチャートである。（ｂ）本発明のレーザ装置の別の動作プログラムを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８１】
１    制御装置
２    レーザ発振器
５    レーザパワーセンサ
６    リア鏡
７ａ、７ｂ    放電電極
８    出力鏡
９    放電管
１０ａ、１０ｂ、１０ｃ    反射鏡
１１    レーザ加工機
１２、１２’    熱交換器
１３    集光レンズ
１４    送風機
１５    アシストガス供給システム
１６    加工ヘッド
１７    レーザガス供給口
１８    レーザガス圧制御システム
１９    レーザガス排出口
２０    加工ワーク
２１    加工テーブル
２２    冷却水循環システム
２９ａ、２９ｂ    放電セクション
３１    温度変化推定手段
３２    制御条件調整手段
６１、６２、６３    温度センサ
【図１】
2006088163.tif 000003
【図２】
2006088163.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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