能量衰减器、激光输出计、激光输出测定方法以及激光输出监视系统的制作方法_2

文档序号:8367311阅读:来源:国知局
上升温度确定即可。如果以使上升温度成为100°C左右的方式设定测定顺序,则橡胶是能够价廉地实施的隔热体之一。
[0026]为了提高激光的吸收率,所述受光体I的受光面即内表面Ia优选实施表面处理。例如,作为激光L而使用CO2激光等1ym左右的红外波长时,实施防蚀铝表面处理,实现大于或等于99%的激光吸收率。另外,为了防止由热吸收导致的热应变破坏,以降低表面的能量密度为目的,以使激光L成为斜入射的方式设定其形状。以该目的,在图1中,将受光体I设为内表面圆锥形。
[0027]【激光输出计】
[0028]下面,对激光输出计的结构进行说明。
[0029]激光输出计20由能量衰减器6和变换单元21构成。变换单元21基于温度测定单元5a、5b的信号(温度测定值)、和能量衰减器6 (受光体I)的热容量,求出激光输出值。具体而言,变换单元21由运算电路以及A/D变换器等的组合而构成,其中,该运算电路由放大器、缩放仪、运算放大器等构成。
[0030]【激光输出监视系统】
[0031]下面,对使用能量衰减器6以及激光输出计20的激光输出监视系统进行说明。
[0032]构成激光输出监视系统80的激光输出测定的控制单元30由NC、定序器、个人电脑等构成。根据控制单元30的控制,启动、切断水路2的冷却水的流动的流水阻断单元31,通常由冷却水泵的开关或水用电磁阀构成。对激光振荡器10的振荡进行控制的激光振荡的控制单元32根据控制单元30的指令将激光振荡接通、关闭,或者增减激光L的强度。对冷却水的温度测定单元33及能量衰减器6周边的气温进行测定的气温的测定单元34,与温度测定单元5(5a、5b)同样地,使用热电偶、温度电阻、温度传感器IC等。但是,考虑信号处理,优选能量衰减器6的温度测定单元5、冷却水的温度测定单元33、以及气温的测定单元34使用相同形式的测定单元。
[0033]激光输出监视系统80中的变换单元21使用能量衰减器6的冷却水的温度测定单元33的输出信号(水温测定值)、和气温的测定单元34的输出信号(气温测定值),对激光输出值进行补正。将变换单元21的激光输出值输出或显示的输出?显示单元75,作为其输出方法,通过电压放大电路的电压输出或A/D变换的数字输出等,作为显示,是价廉的指针计或数字仪表等。对激光输出的输出?显示单元75的信号、即激光输出值进行存储的存储单元81通常是NC或个人电脑的存储器,也可以是条形码等的印刷物、或手写的数表或标记表等。此外,进行测定的激光输出的设定值在每次不相同的情况下还存储其设定值。
[0034]存储在存储单元81中的激光输出值的变化的运算单元82进行所存储的多个激光输出值的读取、以及输出值的差分运算。读取与存储单元81相对应地进行,由向存储器的访问电路、条形码阅读器、光学读取装置等进行。确定维护内容的选定单元83对运算单元82的信号(激光输出值的变化)和内部数据库(输出变化和维护内容的实际成绩数据组)进行比较,确定振荡器的维护内容,不仅是I次的变化,还包含变化的履历而进行选定。具有通知单元84,该通知单元84接受选定单元83的输出而通知维护部件和维护时期。该通知显示在NC画面、定序器的显示终端等、个人电脑的画面等上,或者印刷输出。而且,也可以通过LAN或互联网线路,向振荡器的管理部门、振荡器的维护部件供给厂家等通知。
[0035]【能量衰减器的动作】
[0036]下面说明能量衰减器6的动作。
[0037]从激光振荡器10射出的激光L在受光体I的内表面Ia被吸收而变换为热。热立即在受光体I的内部传热,通过与壳体3的接合部处的隔热体4,其传递被阻断。在现有技术中,以更迅速地将热传热至冷却水为目的,将受光体I与壳体3直接接合。由于没有将隔热体4安装在与壳体3的接合部处,因此,受光体I的热还会传热至壳体3,从而冷却水吸热的接触面积相对地增加,能够更迅速地将热传热至冷却水。因此,受光体I的温度上升变低。但是,本发明为了实现后述的效果,将隔热体4安装在与壳体3的接合部处。另一方面,传导至受光体I的外表面Ib的热向水路2中的冷却水传递。水路2中的冷却水不断地从入水孔3a流入,从出水孔3b流出。即,传递至冷却水的激光输出利用冷却水从能量衰减器6排出。此外此时,虽然相对地是微量,但还存在从内表面Ia的表面向空气中传热的热。如果没有隔热体4,则还存在从壳体3的表面向空气中传热的热,但本发明不存在该传热。
[0038]通过这种传热路径,受光体I的温度成为来自激光L的输入热和向冷却水的传热相平衡的温度。另一方面,冷却水的温度与激光振荡前的、即受光体I还未接受激光时的受光体的温度相等。因此,如果利用温度测定单元5a、5b对激光振荡前后的受光体I的温度进行测定,则根据在温度测定以前已知的
[0039](a)受光体I的与水路2的接触面积S这一基于设计的几何学计算值、以及
[0040](b)在提前测定出的流速下的受光体I的外表面Ib的传热率,
[0041]通过下式(I),求出激光输出(输入热量)。
[0042]激光输出
[0043]=传热率*接触面积*
[0044](“振荡后的温度”一“振荡前的温度(冷却水温)”)【式I】
[0045]另外,实际中,传热率需要针对每个受光体的补正系数。
[0046]而且,温度测定单元5b安装在激光L的受光体I的背面即外表面lb。在该位置处,较强地受到激光L强度的影响,因此,能够进行更准确的测定。但是,在激光L的照射发生位置变动的情况下,还会受到其影响。另外,由于设置在水路2中,因此,针对信号的读取而需要考虑水密性。温度测定单元5a安装在隔热体4附近的受光体I的内表面la。该位置远离照射面,因此能够设置在内表面la,无需针对信号的读取而考虑水密性等,能够简单地进行配线。另外,相对于激光的位置变动,不易受影响。另一方面,相对于强度变化,发生热传导的时间延迟。
[0047]如上所述,本发明的能量衰减器6通过将受光体I和壳体3的热传递利用隔热体4阻断,从而传热仅在与水路2的接触面上发生,因此,仅利用温度测定单元5测定受光体I的温度,就能测定激光输出。
[0048]另外,通常的谐振镜的调整由于激光输出较高,因此,将从振荡器射出的激光经由衰减单元向输出计射入,一边对激光输出进行监测一边进行作业。在该情况下,存在下述不良情况,即,在作业中危险的激光从振荡器射出、作为输出监测用需要衰减单元和输出计。
[0049]但是,如果使用本发明,则在谐振镜的调整中,能够通过该能量衰减器测定激光输出,因此,能够无需从振荡器射出激光而进行调查。没有暴露在危险的激光下的可能性,因此,能够安全地进行调整作业。另外,不需要衰减单元等,能够简单地进行调整作业。并且,不经由衰减单元,能够根据绝对输出进行调整,因此能够正确地进行调整。进而,能够进行内置在通常的激光振荡器中的、在激光输出的反馈控制中所使用的“利用通过部分透过镜的激光的积分球类型的输出计”的校正。
[0050]【激光输出计的动作以及激光输出测定方法】
[0051]下面说明使用该能量衰减器6的激光输出计20的动作以及激光输出测定方法。
[0052]激光输出计20能够通过在能量衰减器6上仅追加将温度变换为激光输出的变换单元21而实现。作为具体例,通过变换单元21,说明使用式I的激光输出测定的动作。
[0053]首先,求出受光体I的与水路2的接触面积S。该接触面积S并不是通过测定,而是根据受光体I的部件图通过几何学计算简单地求出。接着,将该面上的传热率k作为温度T的函数求
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