JPH08236846A - レーザ発振器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 応答性がよく安定した出力が可能なレーザ発
振器を提供する。 【構成】 ＮＣ装置３からのレーザ出力指令信号２３を
受けて、発振器制御部５が直接電圧波形指令信号２５に
変換して加算器７を経て電源部９へ信号を伝達する。電
源部９は電圧波形指令信号２５を受けて放電電力を供給
し、発振ヘッド１５からレーザ光ＬＢを発する。このレ
ーザ光ＬＢをレーザ光出力検出器２１が検出し、光出力
検出信号２７を比較器１９へ伝達する。シミュレータ１
７は電源部９からレーザ光出力検出器２１までの応答特
性を予測して電圧波形指令信号２５をシミュレートして
比較器１９へ伝達する。比較器１９は、光出力検出信号
２７とシミュレータ１７からの信号との偏差をとり、加
算器７へ伝達する。加算器７では比較器１９からの偏差
を負信号として電圧波形指令信号２５に加算することに
よりこれを補正し、電源部９へ伝達する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はレーザ発振器に係り、
さらに詳しくは、応答性がよく安定した出力ができるレ
ーザ発振器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、レーザ加工機の発振器１０１
としては特開平４−３５０７８号公報に示されるような
ものが知られている。すなわち、図５に示されるよう
に、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に変換して第二の信号処理部１０９に伝達
する。

【０００３】第二の信号処理部１０９では光波形指令信
号１０７を電圧波形指令信号１１１に変換し、電源部１
１３に送られる。この電源部１１３はＤＣＰＵ１１５と
ＲＦＰＵ１１７からなっている。ＤＣＰＵ１１５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。さ
らに、ＲＦＰＵ１１７はＤＣ電圧からＲＦ（高周波交
流）および高圧（約５０００Ｖ程度）への変換を行い、
発振ヘッド１１９からレーザ光ＬＢを発する。

【０００４】発振ヘッド１１９から発せられたレーザ光
ＬＢは光センサ１２１で検出されて光出力検出信号１２
３が比較器１２５へ送られる。一方、第一の信号処理部
１０５からの光波形指令信号１０７は、ＣＲフィルタ１
２７により前記光センサ１２１の応答特性に合わせられ
たレーザ出力指令信号が比較器１２５へ送られる。比較
器１２５は入力された光センサ１２１からのフィードバ
ック信号である光出力検出信号１２３とＣＲフィルタ１
２７からのレーザ出力指令信号との偏差を算出し、第一
の信号処理部１０５からの光波形指令信号１０７に加算
されてこれを補正する。

【０００５】従って、第二の信号処理部１０９は補正さ
れた光波形指令信号１０７を電圧波形指令信号１１１に
変換して、前述のようにしてレーザ光ＬＢを発する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の技術にあっては、光波形指令信号１０７をＣ
Ｒフィルタ１２７に通すことにより光出力検出信号１２
３を予測している。これは容易に考えられるが、ベース
放電等の非線形要素により予測は必ずしも正しくないと
いう問題がある。

【０００７】また、第二の信号処理部１０９が発する電
圧波形指令信号１１１により発振ヘッド１１９がレーザ
光ＬＢを発し、これを光センサ１２１が検出して光出力
検出信号１２３を比較器１２５に送り、さらにこれを第
二の信号処理部１０９に送るという閉ループ内に第二の
信号処理部１０９があるため、応答が遅れ実用的でない
し、光出力が不安定になるという問題がある。

【０００８】すなわち、図６を参照するに、光波形指令
信号１０７（図６中（Ａ）参照）に対して、光センサ１
２１が検出した光出力検出信号１２３（図６中（Ｂ）参
照）の応答には光センサ１２１の時定数の数倍の時間
（図６（Ｂ）中τ１）を要するという問題がある。

【０００９】さらに、一旦、光波形指令信号を発生させ
る必要があり、処理に無駄な時間を要するという問題が
ある。

【００１０】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、応答性がよく安定し
た出力が可能なレーザ発振器を提供することにある。

【００１１】

【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、請求項１による発明のレーザ発振器は、ＮＣ装置
からのレーザ出力指令信号を受けて電圧波形指令信号に
変換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
を有し、この発振ヘッドからのレーザ光を検出するレー
ザ光出力検出器と、前記電圧波形指令信号を受けて前記
電源部から前記レーザ出力検出器までの応答特性を予測
するシミュレータと、前記レーザ光出力検出器からの光
出力検出信号と前記シミュレータ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るための加算器と、を備えてなるこ
とを特徴とするものである。

【００１２】

【作用】請求項１によるレーザ発振器では、ＮＣ装置か
らのレーザ出力指令信号を受けて、発振器制御部が電圧
波形指令信号に変換して加算器を経て電源部へ信号を伝
達する。電源部は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し、発振ヘッドからレーザ光を
発する。この発せられたレーザ光をレーザ出力検出器が
検出し、光出力検出信号を比較器へ伝達する。一方、シ
ミュレータは前記電圧波形指令信号を受けて前記電源部
からレーザ出力検出器までの応答特性を予測して比較器
へ伝達する。比較器は、前記レーザ出力検出器からの光
出力検出信号とシミュレータからの信号との偏差をと
り、前記加算器へ伝達する。加算器では前記比較器から
の偏差を負信号として前記発振器制御部からの電圧波形
指令信号に加算することによりこれを補正し、電源部へ
伝達する。

【００１３】

【実施例】以下、この発明のレーザ発振器に係る好適な
一実施例を図面に基づいて説明する。

【００１４】図１にはレーザ発振器１の全体の構成が示
されている。すなわち、ＮＣ装置３には発振器制御部５
が接続されており、この発振器制御部５には第１の信号
処理部５Ａ，第２の信号処理部５Ｂを備えていると共に
発振器制御部５には加算器７を経て電源部９のＤＣＰＵ
１１が接続されており、ＲＦＰＵ１３を経て発振ヘッド
１５（例えば、３軸直交型炭酸ガスレーザ発振器）が接
続されている。また、発振器制御部５にはシミュレータ
１７が接続され、さらに比較器１９を介して前記加算器
７に接続されている。一方、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出力検出器として
の光センサ２１が設けられており、この光センサ２１は
前記比較器１９に接続されている。

【００１５】従って、ＮＣ装置３から周波数，デューテ
ィ，振幅等のレーザ出力指令信号２３が発振器制御部５
に発せられると、発振器制御部５の第１の信号処理部５
Ａで前記レーザ出力指令信号２３を光波形指令信号に変
換し、第２の信号処理部５Ｂに伝達する。第２の信号処
理部５Ｂでは光波形指令信号を電圧波形指令信号２５に
変換する。この電圧波形指令信号２５は加算器７を経て
電源部９のＤＣＰＵ１１に伝達される。

【００１６】前記ＤＣＰＵ１１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ＲＦＰＵ１３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１５からレーザ光ＬＢを発する。この
レーザ光ＬＢを光センサ２１が検出して光出力検出信号
２７を比較器１９に送る。

【００１７】一方、発振器制御部５からの電圧波形指令
信号２５はシミュレータ１７にも送られ、さらに比較器
１９に送られて光センサ２１からの光出力検出信号２７
との偏差をとり加算器７へ送られ負信号として電圧波形
指令信号２５に加算されてこれを補正する。

【００１８】シミュレータ１７は、前述のＤＣＰＵ１
１，ＲＦＰＵ１３から発振ヘッド１５，レーザ光ＬＢを
検出する光センサ２１の動作をシミュレートするもので
ある。

【００１９】すなわち、図２および図３を併せて参照す
るに、シミュレータ１７が放電開始Ｖ０や発振開始Ｖ１
までの非線形性および光センサ２１の光出力検出信号２
７の遅れτをシミュレートして、光センサ２１出力の過
渡時間内においても光センサ２１からの光出力検出信号
２７とシミュレータ１７からの指令値と比較して偏差を
とりこの偏差が補正値として加算器７に伝達されるので
ある。

【００２０】このようなレーザ発振器によれば、シミュ
レータ１７が放電開始や発振開始までの非線形性および
光センサ２１の光出力検出信号２７の遅れをシミュレー
トすることにより、光センサ２１出力の過渡時間内にお
いても光センサ２１からの光出力検出信号２７とシミュ
レータ１７からの指令値と比較し、電圧波形指令信号２
５を補正するので常時最適な補正が加えられ、応答性の
よい制御が行われる。

【００２１】なお、この発明は、前述した実施例に限定
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。例えば信号処理をデ
ジタル的またはソフト的に行うことも可能である。この
場合には、処理速度は若干低下するが、チューニングの
自動化が可能であるという利点がある。

【００２２】また、図１における電圧波形指令信号２５
を、放電電力に対応する電流または電力の波形としても
よい。

【００２３】

【発明の効果】請求項１の発明によるレーザ発振器で
は、ＮＣ装置からのレーザ出力指令信号を受けて、発振
器制御部が直接電圧波形指令信号に変換するので、従来
のように一旦光波形指令への変換を行う必要がなく処理
時間が短縮できる。この発振器制御部からの電圧波形指
令信号は、加算器を経て電源部へ伝達され、電源部は前
記電圧波形指令信号を受けて放電電力を供給して発振ヘ
ッドからレーザ光を発する。この発せられたレーザ光を
レーザ出力検出器が検出し、光出力検出信号を比較器へ
伝達する。一方、シミュレータは前記電源部からレーザ
出力検出器までの応答特性を予測して同様の特性となる
ように前記電圧波形指令信号をシミュレートして比較器
へ伝達し、比較器が前記レーザ出力検出器からの光出力
検出信号とシミュレータからの信号との偏差をとって前
記加算器へ伝達し、加算器では前記比較器からの偏差を
負信号として前記発振器制御部からの電圧波形指令信号
に加算することによりこれを補正し、電源部へ伝達す
る。これにより、電源部からレーザ出力検出器までの応
答特性が非線形であったり、遅れがあっても常に最適な
補正が加えられる。また、加算器，電源部，発振ヘッ
ド，レーザ出力検出器および比較器で形成される閉ルー
プ内に従来の第２の信号処理部が存在しないので応答性
がよく安定した制御が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明に係るレーザ発振器の構成を示すブロ
ック図である。

【図２】ＤＣＰＵ出力電圧とレーザ出力との関係を示す
グラフである。

【図３】レーザ光を受けた光センサの出力を示すグラフ
である。

【図４】この発明に係るレーザ発振器における出力指令
信号と光センサの出力を示すグラフである。

【図５】従来におけるレーザ発振器の構成を示すブロッ
ク図である。

【図６】従来における出力指令信号と光センサの出力を
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 シミュレータ １９ 比較器 ２１ 光センサ（レーザ光出力検出器） ２３ レーザ出力指令信号 ２５ 電圧波形指令信号 ２７ 光出力検出信号 ＬＢ レーザ光

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ＮＣ装置からのレーザ出力指令信号を受
   けて電圧波形指令信号に変換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を有し、この発振ヘッドからの
   レーザ光を検出するレーザ光出力検出器と、前記電圧波
   形指令信号を受けて前記電源部から前記レーザ出力検出
   器までの応答特性を予測するシミュレータと、前記レー
   ザ光出力検出器からの光出力検出信号と前記シミュレー
   タ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るための加
   算器と、を備えてなることを特徴とするレーザ発振器。