专利名称：可高速、高精度地进行指定的气体激光振荡器中的指令装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及气体激光振荡器中的指令装置。特别本发明涉及可高速、高精度地进行指定的气体激光振荡器中的指令装置。
背景技术：
历来，在气体激光振荡器中根据需要的激光输出具有多个激光电源。图3是表示在现有技术中的气体激光振荡器中具有两个激光电源的例子的图。图3表示的气体激光振荡器200具有两个激光电源110、120。如图3所示，在CNC中制作的指令发送至输出 指令装置100的通信IC350，分离为偏置指令410和输出指令420。这些指令分别在D/A变换部440a、440b中被D/A变换后，通过加算电路460进行加算。接着，把进行加算后的模拟指令电压向各个激光电源110、120共同发送。激光电源通过匹配单元150、160向气体激光振荡器200的放电管210、220的电极230、240供给与模拟指令电压成比例的电力。由此，控制来自气体激光振荡器200的激光输出。通常，在激光器运转状态亦即能够输出激光射束的状态下，始终发送一定的偏置指令。另外，通过使要加在偏置指令上的输出指令变化，控制来自气体激光振荡器200的激光输出。这些偏置指令以及输出指令对于双方的激光电源110、120分别是共用的值。但是，气体激光振荡器200的激光气体循环路径250中的放电管210、220的电极230、240、放电管210、220内的激光气体的压力、与这些电极230、240分别相邻地配置的辅助电极310、320、以及匹配单元150、160的特性互相离散。下面有时把这些汇总简单称为激光电源的负荷。因此，在现有技术中在激光电源110、120中分别设置指令电压调整电路130、140。这些指令电压调整电路130、140，在各激光电源110、120中执行偏置指令时的基极放电的调整、和在最大输出指令时的激光电源的最大注入电力的调整，吸收上述离散。在调整基极放电时，使输出指令420为零，同时仅发送偏置指令410，然后用目视来确认放电管230、240的放电熄灭,激光振荡器200在振荡阈值以下(激光输出0W),而且维持通过辅助电极310、320进行的辅助放电，同时操作者调节在指令电压调整电路130、140上分别设置的偏置调整用的可变电阻(未图示)。另外，在调整激光电源的最大注入电力时，发送偏置指令410和最大输出指令420。亦即向激光电源发送相加偏置指令和最大输出指令后的模拟指令电压。然后，操作者一边使能够最大限度地利用激光电源的能力地测定激光电源的注入电力，一边调节在指令电压调整电路130、140上分别设置的增益调整用的可变电阻(未图示)。随气体激光振荡器200的输出增大，在每一个振荡器上装备的激光电源的数目增多。因此，当激光电源的数目增多时，操作者调整指令电压调整电路的可变电阻来调整基极放电以及最大注入电力变得更加烦杂。
这里，在日本特许第4141562号中公开的指令方式中，为吸收各激光电源的负荷的离散，检测DC电流来调整指令电压。在日本特许第4141562号中，需要同样的模拟电压的调整电路130、140。进而在日本特许第2633288号中，公开了具有从CNC向激光电源发送偏置指令以及输出指令两种指令的装置的激光振荡器。在该方式中，从CNC独立地向各电源发送偏置指令以及输出指令，进行基极放电和最大注入电力的调整。但是，在日本特许第4141562号中，有由于指令电压调整电路130、140以及上述的负荷的离散或者温度等的环境的变化调整精度降低或者检测时的应答时间延迟这样的问题。进而有指令电压调整电路130、140的电路结构变得复杂的问题。进而在模拟电压的调整电路中，对于多个电源中相同值的偏置指令以及输出指令不能管理各激光电源的偏移调整和增益调整的可变电阻中的调整量,每次激光电源故障而更换时都需要调整基极放电和最大注入电力。另外，在日本特许第4141562号中，有通过基极放电的调整失误发生加工不良的
可能性。亦即即使在使输出指令为零仅发送偏置指令的状态下，有时也会超过激光振荡器的振荡阈值而发生激光输出。在这样的情况下，有在工件上形成划线的问题。进而在日本特许第4141562号中，当在辅助放电熄灭的状态下使输出指令急剧上升时，激光电源和负荷的阻抗匹配失调，也有激光电源破损的可能性。进而，在调整最大注入电力时，有注入电力不足而发生加工不良(激光输出不足)，或者注入电力过剩，激光电源、匹配单元、放电管等破损这样的问题。进而在日本特许第2633288号中，当在每一个激光振荡器上装载的激光电源的数目增多时，有发送的数据量增加(12bitX2种X装载的激光电源的数目)这样的课题。通常，可使用的数据量根据硬件(通信IC)或者CNC的软件受限，因此激光电源的数目也根据这些规定。另外，在该方式中，如日本特许第2633288号的图3 (b)的流程图中所示，对于每一个激光电源依次调整基极放电和最大注入电力。因此在激光电源的数目多的情况下，有激光电源的调整时间大幅度变长的可能性。
发明内容
本发明鉴于这样的事情做出，其目的是提供气体激光振荡器中的一种指令装置，其即使在激光电源的数目多的情况下，也能够不延长激光电源的调整时间，容易地调整基极放电和最大注入电力。为实现上述目的，根据第一实施方式，提供一种激光振荡器中的指令装置，其是具有多个放电管和与这些多个放电管对应的多个电极的气体激光振荡器中的多个激光电源的指令装置，该激光振荡器中的指令装置的特征在于，具有指令制作部，其制作针对上述多个激光电源的指令；和分离部，其把通过该指令制作部制作的指令分离为偏置指令、输出指令、偏移指令以及增益指令，上述偏置指令以及输出指令是对于上述多个激光电源共用的指令，上述偏移指令以及增益指令至少根据上述多个激光电源中的各个激光电源的上述放电管决定，上述激光振荡器中的指令装置还具有发送部，其用于向上述多个激光电源中的各个激光电源发送对于上述多个激光电源共用的上述偏置指令以及上述输出指令，同时与上述多个激光电源中的各个激光电源对应地串行发送至少根据上述多个激光电源中的各个激光电源的上述放电管决定的上述偏移指令以及上述增益指令。根据第二实施方式，在第一实施方式中，上述发送部包含加算调整部，其在对于上述多个激光电源共用的上述偏置指令上加算根据上述多个激光电源中的各个激光电源的上述放电管以及上述电极中的至少一方决定的上述偏移指令，来调整上述激光振荡器中的基极放电；和相乘调整部，其在对于上述多个激光电源共用的上述输出指令上乘以至少根据上述多个激光电源中的各个激光电源的上述放电管决定的上述增益指令，来调整上述激光振汤器中的最大注入电力。根据第三实施方式，在第一实施方式中，上述激光振荡器包含在上述多个激光电源中的各个激光电源和上述激光振荡器之间配置的多个匹配单元；和与上述多个电极中的各个电极相邻地配置的辅助电极，根据上述多个激光电源中的各个激光电源的 上述放电管、上述放电管的压力、上述匹配单元以及上述辅助电极中的至少一个，决定上述偏移指令以及上述增益指令。
从对在附图中表示的本发明的典型的实施方式的详细说明，能够更加明了本发明的这些目的、特征和优点以及其他的目的、特征和优点。图I是基于本发明的气体激光振荡器的概略图。图2是图I中表示的输出指令装置的功能框图。图3是表示现有技术中的气体激光振荡器的图。
具体实施例方式下面参照
本发明的实施方式。在以下的附图中，对于同样的构件附以同样的参照符号。为使容易理解，适宜变更这些附图的比例。图I是基于本发明的气体激光振荡器的概略图。本发明中的激光振荡器20是放电激励型的较高输出的气体激光振荡器。从激光振荡器20输出的激光用于未图不的激光加工装置的工件(未图示)的加工。如图所示，激光振荡器20的激光气体循环路径25包含放电管21、22。该激光气体循环路径25与激光气体压力控制系统33连接，在激光气体压力控制系统33中，通过供给、排出激光气体，控制激光气体循环路径25的压力。另外，在激光气体循环路径25中配置涡轮鼓风机26，在涡轮鼓风机26的上游以及下游分别配置热交换器27、28。进而激光振荡器20与冷却水循环系统34连接，由此激光气体循环路径25内的激光气体特别由放电管21、22内的激光气体等适宜冷却。如图I所示，在一方的放电管21的一端设置部分反射镜的后镜29(共振器内部反射镜)，在另一方的放电管22的另一端设置部分反射镜的输出镜30。输出镜30由ZnSe形成，输出镜30的内表面被涂部分反射涂层，同时输出镜30的外表面被涂反射防止涂层。上述的两个放电管21、22位于后镜29以及输出镜30之间的光共振空间内。各放电管21、22分别通过一对电极23、24被夹持。这些电极23、24为同一尺寸，用金属喷镀或者安装金属构件。进而，辅助电极31、32分别从电极23、24在各放电管21、22的激光气体的上游侧配置。
在辅助电极31、32和放电管21、22的电极23、24上通过匹配单元施加相同电压。通过辅助电极进行的辅助放电，因为通常以比在电极23、24上施加的电压低的电压放电，所以即使有时电极23、24之间的放电熄灭，也能维持辅助放电。这样，在维持辅助放电的情况下，即使急剧升高对于激光电源的指令，也能够避免放电管电压过量上升，防止激光电源的破损。如图1所示，电极23、24以及辅助电极31、32分别通过匹配单元15、16连接激光电源11、12。两个激光电源11、12连接在共用的输出指令装置10上。进而，输出指令装置10与CNC5连接。图2是图I表示的输出指令装置的功能框图。如图2所示，输出指令装置10包含用于与CNC5通信的通信IC35。通信IC35与分离部36连接，分离部36用于把来自CNC5的指令分尚为偏直指令Cb、输出指令Co、偏移指令Cs以及增M指令Cg。这里，偏置指令Cb是在激光器运转状态(能够输出激光射束的状态)下由CNC5始
终指指定的规定的指令值。另外，输出指令Co是控制激光输出的指令，决定激光振荡器20要输出多少W的激光射束。在基极放电中，因为使激光输出成为零W那样设定偏置指令Cb，所以通过使在偏置指令Cb上加算的输出指令Co变化，能够以希望的W数控制激光输出。偏置指令Cb以及输出指令Co因为在激光加工中要求高速控制，所以对于多个激光电源11、12使用共用的值。另外，偏置指令Cb以及输出指令Co的指令数据更新周期也维持规定的短时间。对此，偏移指令Cs以及增益指令Cg是根据各个激光电源11、12的负荷决定的值。从图I可知，匹配单元15、放电管21以及辅助电极31与激光电源11相关联。同样，匹配单元16、放电管22以及辅助电极32与激光电源12相关联。这些匹配单元、放电管、放电管内的压力、以及辅助电极在下面适当称为激光电源的负荷。偏移指令Cs是各激光电源11、12的负荷(匹配单元、放电管、管内压力、辅助电极)的特性对于偏置指令Cb的离散量。另外，增益指令Cg是各激光电源11、12的负荷的特性对于输出指令C的离散量。激光电源11、12的负荷与匹配单元15、16内的电容性或者电感性的特性的离散、放电管21、22的粗细等的离散、辅助电极31、32的尺寸的离散、以及放电管21、22内的激光气体的压力(激光气体的流速)对应变化。因此，这些负荷在激光电源11以及激光电源12之间离散，根据装载的激光电源的数目，存在负荷的离散。因此，在本发明中，在输出指令装置10内设置存储部40，在制造激光振荡器时或者更换激光电源的负荷时自动求各激光电源的偏移指令Cs以及各激光电源的增益指令Cg的数字值，并存储在存储部40内。此外，也可以在CNC5内设置存储部40。此外，从CNC软件通过分离部36制作用于偏移指令Cs以及增益指令Cg的指定信号。指定信号000是激光电源11的偏移指令Cs，指定信号001是激光电源12的偏移指令Cs，指定信号010是激光电源11的增益指令Cg，指定信号011是激光电源12的增益指令Cgo对于偏移指令Cs以及增益指令Cg，仅在调整激光电源11、12时以及激光振荡器20起动时更新即可。因此，偏移指令Cs以及增益指令Cg和指定信号一起串行发送，根据指定信号依次切换。一般指令数据的更新周期随激光电源的数目增加而成为低速。但是，因为激光振荡器20的控制主要通过偏置指令Cb以及输出指令Co进行，所以激光加工控制自身不产生延迟。如图2所示，分离部36与发送部37连接。发送部37包含多个D/A变换部44a 44f、数据选择器45、和多个加算电路46a 46d。发送部37不变更或者如后述变更各种指令，分别向激光振荡器20的激光电源11、12发送。此外，在本发明中，偏移指令Cs、增益指令Cg以及指定信号的发送，采用串行方式。下面参照图2说明本发明的气体激光振荡器的动作。CNC5制作用于激光振荡器20的指令数据，向输出指令装置10的通信IC 35发送。接着，分离部36把那些指令分离为偏置指令Cb、输出指令Co、偏移指令Cs以及增益指令Cg0如上所述偏置指令Cb以及输出指令Co对于激光电源11、12是共用的值。如从图
2所知，偏置指令Cb通过发送部37的D/A变换部44a被D/A变换，向加算电路46a、46b输入。输出指令Co通过D/A变换部44b被D/A变换，输入至另外的D/A变换部44e、44f。另一方面，决定在输出指令装置10内、或者CNC5内设置的在存储部40内存储的、每一激光电源11、12的偏移指令Cs以及增益指令Cg，进而如上述给各指令设定指定号码。这些偏移指令Cs以及增益指令Cg和指定号码输入至数据选择器45。数据选择器45根据指定号码把偏移指令Cs以及增益指令Cg与各激光电源11、12对应地，分别输入至D/A变换部44c 44f。然后，分别输入至D/A变换部44c、44d的激光电源11、12的偏移指令Cs被D/A变换后原样输入至加算电路46a、46b。与此相对，在D/A变换部44e中激光电源11的增益指令Cg与激光电源11的输出指令Co相乘后被D/A变换。同样，在D/A变换部44f中激光电源12的增益指令Cg与激光电源12的输出指令Co相乘后被D/A变换。因此，D/A变换部44e、44f作为在输出指令Co上乘以增益指令Cg将其调整的乘法调整部39工作。然后把调整后的输出指令Co分别输入加算电路46c、46d。如图2所示,在加算电路46a中，相加偏置指令Cb和激光电源11的偏移指令Cs。进而，在加算电路46b中，相加偏置指令Cb和激光电源12的偏移指令Cs。这些加算电路46c、46d作为在偏置指令Cb上加上偏移指令Cs进行调整的加法调整部38工作。其后，把在加算电路46a、46b中进行加算处理后的偏置指令Cb分别输入至少其他的加算电路46c、46d 中。如图2所示，加算电路46c，把在相加处理后亦即在加进了激光电源11的偏移指令的偏置指令Cb、和相乘处理后亦即加进了激光电源的增益指令的输出指令Co相加，输入至激光电源11。进而，和上述同样，加算电路46d，把在进行加算处理后亦即在加进了激光电源12的偏移指令的偏置指令Cb、和相乘处理后亦即加进了激光电源12的增益指令的输出指令Co相加，输入至激光电源12。这样,在本发明中，设定偏移指令Cs以及增益指令Cg后在每一规定的控制周期向各激光电源11、12串行发送，同时向各激光电源发送共用的偏置指令Cb以及输出指令Co。因此，即使在激光电源11、12的数目多的情况下指令的更新周期也不降低。然后，在本发明中，在调整基极放电时，仅发送偏置指令Cb，使输出指令Co成为零的状态。另外，使根据指定信号分配的各激光电源11、12的偏移指令Cs从零的状态变化，自动求维持电极23、24之间的放电熄灭，辅助电极31、32的辅助放电不熄灭的数字值，存储在存储部40中。进而，在加算电路46a、46b中在共用的偏置指令Cb上进行加算。由此能够对于每一个激光电源11、12调整基极放电。进而,在调整最大注入电力时,在最大输出指令时(偏置指令Cb和输出指令Co的合计)，使根据指定信号分配的各激光电源11、12的增益指令Cg从零的状态变化，自动求各激光电源的注入电力成为规定的值的数字值，存储在存储部40中。进而在D/A变换部44e、44f中在共用的输出指令Co上相乘。由此能够对于每一个激光电源11、12调整最大注入电力，因此能够得到激光振荡器20需要的最大激光输出。这样，在本发明中，能够通过偏移指令Cs以及增益指令Cg吸收各激光电源11、12的负荷的离散。
在现有技术中，如图3所示，通过在激光电源110、120上分别设置的模拟的指令电压调整电路130、140的偏移以及增益的可变电阻来调整基极放电以及最大注入电力。因此不能管理调整量。另外，偏移以及增益的调整作业容易受指令电压调整电路130、140的离散的影响，每次更换激光电源110、120，都需要调整基极放电以及最大注入电力。但是，在本发明中把偏移指令Cs以及增益指令Cg作为数字值管理。因此，通过操作者的熟练度在调整作业中不产生差别，能够高精度地进行调整作业。另外，即使在由于故障等更换激光电源11、12的情况下，作为激光电源11、12的负荷的匹配单元15、16、放电管21、22、辅助电极31、32也不变。因此，如果使用在存储部40中预先存储的偏移指令Cs以及增益指令Cg，则不需要进行激光电源的调整作业自身。因此，在本发明中，能够安全而且迅速地起动激光振荡器20。因此，在本发明中，能够避免基于调整失误的工件的加工不良、激光电源、匹配单元以及放电管的破损。进而，在本发明中，即使在具有多个例如三个以上的激光电源的情况下，因为仅(I)偏置指令Cb (12bit)、(2)输出指令Co (12bit)、(3)偏移指令Cs 增益指令Cg (12bit)以及指定信号的数据数就已足够，所以能够不受数据数的上限值的制约容易地指令多个激光电源。此时，一边像000 — 001 — 010 — OIL···那样依次切换指定号码一边在每一规定的
控制周期发送偏移指令Cs以及增益指令Cg。亦即在某控制周期中，仅发送与一个指定信号对应的偏移指令Cs或者增益指令Cg。因此在仅调整单一的激光电源的情况和在调整多个激光电源的情况下，调整时间不变，能够用相同的调整时间完成调整作业。进而，在负荷变化的情况下，例如即使在变更放电管21、22内的激光气体的压力的设定的情况下，通过预先存储好与负荷对应的偏移指令以及增益指令，也能够自动地应对激光电源的负荷的变化。在第一实施方式中，设定偏移指令以及增益指令向各激光电源串行发送，同时对于各激光电源发送相同的值的偏置指令以及输出指令。因此，即使在激光电源的数目多的情况下，更新偏置指令以及输出指令的周期也不降低。另外，因为串行发送偏移指令以及增益指令，所以不管是具有多个激光电源的激光振荡器还是具有一个激光电源的激光振荡器要发送的数据数都不变。亦即，与具有的激光电源的数目无关用相同的调整时间足够。在第二实施方式中，因为使用偏移指令以及增益指令在输出指令装置中调整激光电源固有的负荷的离散，所以不用指令电压调整电路130、140。此外，激光电源固有的负荷是匹配单元、放电管、放电管内的压力、辅助电极等。另外，因为根据各激光电源的负荷决定偏移指令以及增益指令，所以即使在由于激光电源故障更换激光电源的情况下，也能够用在激光振荡器制造时存储的原来的偏移指令以及增益指令的值安全地起动激光振荡器。另夕卜，能够预先防止由于调整失误引起的加工不良或者激光电源的破损。进而，在负荷变化的情况下，例如在变更放电管内的激光气体的压力的设定的情况或者匹配单元、放电管、辅助电极劣化而更换的情况下，通过根据负荷变更偏移指令以及增益指令的设定，也能够容易地应对负荷的变化。在第三实施方式中，通过用数字值管理根据负荷决定的偏移指令以及增益指令，能够更精密地进行控制。虽然使用典型的实施方式说明了本发明，但是专业人员能够理解，能够不脱离本
发明的范围进行上述的变更以及各种其他的变更、省略、追加。
权利要求
1.一种激光振荡器中的指令装置，其是具有多个放电管(21、22)和与这些多个放电管(21、22)对应的多个电极(23、24)的气体激光振荡器(20)中的多个激光电源(11、12)的指令装置，该激光振荡器中的指令装置的特征在于， 具有 指令制作部(5)，其制作针对上述多个激光电源(11、12)的指令；和 分离部(36),其把通过该指令制作部(5)制作的指令分离为偏置指令、输出指令、偏移指令以及增益指令， 上述偏置指令以及输出指令是对于上述多个激光电源(11、12)共用的指令，上述偏移指令以及增益指令至少根据上述多个激光电源(11、12)中的各个激光电源的上述放电管(21,22)决定， 上述激光振荡器中的指令装置还具有发送部(37)，其用于向上述多个激光电源(11、12 )中的各个激光电源发送对于上述多个激光电源(11、12 )共用的上述偏置指令以及上述输出指令，同时与上述多个激光电源(11、12 )中的各个激光电源对应地串行发送至少根据上述多个激光电源(11、12 )中的各个激光电源的上述放电管(21、22 )决定的上述偏移指令以及上述增益指令。
2.根据权利要求I所述的激光振荡器中的指令装置，其中， 上述发送部(37)包含 加算调整部(38 )，其在对于上述多个激光电源(11、12 )共用的上述偏置指令上加算根据上述多个激光电源(11、12)中的各个激光电源的上述放电管(21、22)以及上述电极(23、24)中的至少一方决定的上述偏移指令，来调整上述激光振荡器中的基极放电；和 相乘调整部(39)，其在对于上述多个激光电源(11、12)共用的上述输出指令上乘以至少根据上述多个激光电源(11、12 )中的各个激光电源的上述放电管(21、22 )决定的上述增益指令，来调整上述激光振荡器(20)中的最大注入电力。
3.根据权利要求I所述的激光振荡器中的指令装置，其中， 上述激光振荡器(20)包含在上述多个激光电源(11、12)中的各个激光电源和上述激光振荡器(20)之间配置的多个匹配单元(15、16);和与上述多个电极(23、24)中的各个电极相邻地配置的辅助电极(31、32)， 根据上述多个激光电源(11、12)中的各个激光电源的上述放电管(21、22)、上述放电管(21、22)的压力、上述匹配单元(15、16)以及上述辅助电极(31、32)中的至少一个，决定上述偏移指令以及上述增益指令。
全文摘要
本发明提供一种可高速、高精度地进行指定的气体激光振荡器中的指令装置。该气体激光振荡器中的指令装置具有多个放电管和对应的多个电极，并具有制作多个激光电源的指令的指令制作部、和把制作的指令分离为偏置指令、输出指令、偏移指令以及增益指令的分离部，偏置指令和输出指令对于多个激光电源是共用的，偏移指令以及增益指令至少根据多个激光电源中的各个激光电源的放电管决定，还包含发送部，用于向多个激光电源发送对于多个激光电源共用的偏置指令以及输出指令，同时与多个激光电源对应地串行发送至少根据多个激光电源的放电管决定的偏移指令以及增益指令。由此，即使在有多个电源的情况下也能够用短的时间调整基极放电以及最大注入电力。
文档编号H01S3/10GK102882114SQ20121019374
公开日2013年1月16日 申请日期2012年6月12日 优先权日2011年7月15日
发明者本田昌洋, 池本肇 申请人:发那科株式会社