激光气体估计装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种能够估计激光气体的组成比的激光气体估计装置。
【背景技术】
[0002]—般来说，二氧化碳气体激光振荡器中使用的激光气体以二氧化碳气体、氮气以及氦气为主成分，将这些气体以规定的组成比混合而成的激光气体被供给到激光振荡器。已知一种如下装置:关于该激光气体的供给，设置供给二氧化碳气体的气体流路、供给氮气的气体流路以及供给氦气的气体流路，通过对各气体流路的阀进行开闭，来在激光气体混合容器内生成规定的组成比的激光气体(例如参照日本特开平6-244478号公报)。
[0003]然而，即使如上述日本特开平6-244478号公报所记载的装置那样在激光气体混合容器内生成了规定的组成比的激光气体，也存在如下情况:在激光振荡器内循环的激光气体的组成比发生变化，从而难以使激光振荡器良好地动作。在这样的情况下，需要使用气体的成分分析器等来掌握激光气体的组成比，但是使用成分分析器来掌握组成比并不容易O
【发明内容】
[0004]本发明的一个方式是一种估计以二氧化碳气体、氮气以及氦气中的一个或者多个为主成分的激光气体的组成比的激光气体估计装置，该激光气体估计装置具备:激光振荡器，激光气体被封入在该激光振荡器中，该激光振荡器具有使激光气体循环的送风机、放电管、对送风机供给电力的送风机电源部以及对放电管供给电力的放电管电源部；检测部，其检测被封入在激光振荡器内的激光气体的气压、施加到送风机的送风机电压、供给到送风机的送风机电流、施加到放电管的放电管电压以及供给到放电管的放电管电流中的至少一个；以及组成比估计部，其基于由检测部检测出的检测值估计激光气体的组成比。
【附图说明】
[0005]本发明的目的、特征以及优点通过与附图相关联的以下实施方式的说明会变得更加明确。在该附图中，
[0006]图1是表示本发明的第一实施方式所涉及的激光气体估计装置的概要结构的图，
[0007]图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的激光气体估计装置的控制结构的框图，
[0008]图3是示出图2的存储部中存储的表示气压与送风机电流的关系的特性的一例的图，
[0009]图4是表示图2的设定部中设定的激光气体的组成比与目标气压与目标放电管电流的关系的图，
[0010]图5是表示本发明的第二实施方式所涉及的激光气体估计装置的概要结构的图，
[0011]图6是表示本发明的第二实施方式所涉及的激光气体估计装置的控制结构的框图，
[0012]图7是表示图6的激光气体估计装置的变形例的图。
【具体实施方式】
[0013](第一实施方式)
[0014]下面，参照图1?图4说明本发明的第一实施方式。图1是表不本发明的第一实施方式所涉及的激光气体估计装置100的概要结构的图，主要示出了二氧化碳气体激光振荡器I的结构。
[0015]如图1所示，激光振荡器I具备:供激光气体循环的气体流路2 ;设置于气体流路2的放电管11?14 ;以夹持放电管11?14的方式配置的输出镜4和后镜5 ;对各放电管11?14供给电力的电源部21?24 ;使激光气体沿着气体流路2循环的送风机7 ;以及分别配置在送风机7的上游侧和下游侧的热交换器8、9。
[0016]气体流路2由激光气体容器形成。在激光气体容器中，以与大气隔断的状态封入有规定的组成比的激光气体。在气体流路2中设置有作为检测部的压力计17，通过压力计17检测激光振荡器I内的激光气体的压力。在正在由激光振荡器I生成激光时，激光气体的压力(激光气压)被控制在接近真空的压力(例如1kPa左右)，激光气体容器构成密闭的真空容器。
[0017]电源部21?24为高频电源，放电管11?14通过从电源部21?24供给的电力进行高频放电。此时，激光气体在经过放电管11?14时被激励而成为激励状态。由放电管11?14产生的光在输出镜4与后镜5之间被放大，其一部分作为激光10从输出镜4输出。该激光10被供给到未图示的激光加工机。激光加工机例如是金属板切断用的加工机，从激光振荡器I供给的激光10照射到作为对象物的金属板，从而金属板被切断。
[0018]送风机7由通过电动马达来驱动的风扇或者鼓风机构成。经由未图示的送风机逆变器从电源部25(图2)对送风机7提供电力，送风机7通过该电力而旋转，使激光气体沿着气体流路2循环。在热交换器8、9中流通规定的制冷剂(例如冷却水)。激光气体通过与该制冷剂之间的热交换而在经过热交换器8、9时被冷却，从而保持在规定温度。
[0019]在气体流路2上连接有供气流路31和排气流路32。在供气流路31和排气流路32中分别设置有能够调整阀开度的供气阀33和排气阀34。供气流路31连接至储存有激光气体的高压的罐部35，与供气阀33的开闭相应地从罐部35向气体流路2供给激光气体。排气流路32连接至排气泵36，通过排气泵36的驱动而从气体流路2排出激光气体。在激光振荡时，经由供气流路31和排气流路32对气体流路2进行激光气体的供给和排出，进行激光气体容器内的激光气体的微量的替换。
[0020]供给到激光振荡器I的激光气体以二氧化碳气体、氮气以及氦气为主成分，从气体制造商购买将这些气体以规定的组成比混合而成的气体。然而，激光气体的组成比并不限于是规定的组成比，存在大幅偏离于所指定的组成比的可能性。如果将这样的激光气体供给到激光振荡器I并启动激光振荡器1，则存在高频放电的阻抗不同而警报停止、从而难以进行激光加工的情况。为了应对该问题，需要掌握实际的激光气体的组成比，但是使用成分分析器等来掌握组成比并不容易。因此，在本实施方式中，如下那样估计激光气体的组成比。
[0021]图2是表示本发明的第一实施方式所涉及的激光气体估计装置100的控制结构的框图。控制部40被输入来自压力计17和输入部18的信号，该输入部18用于由用户输入激光振荡开始、维护检查开始等各种指令。控制部40包括具有CPU、ROM、RAM、其它外围电路等的运算处理装置而构成，作为功能性结构具有估计部41、存储部42、设定部43以及激光振荡器控制部44。控制部40向放电管用的电源部21?24、送风机用的电源部25、供气阀33、排气阀34以及排气泵36分别输出控制信号。
[0022]估计部41基于通过压力计17检测出的激光气压P估计激光气体的组成比。将作为激光气体的主成分的二氧化碳气体、氮气以及氦气的组成比(体积比)分别设为X1、X2、X3o激光气体不包含其它成分，或者即使包含其它成分也是微量的，因此下式(I)成立。
[0023]Xl(% )+X2(% )+X3(% ) = 100(% )...(I)
[0024]在存储部42中针对激光气体的每个成分预先存储有气压P与流过送风机7的电流(送风机电流)的关系。图3是存储部42中存储的表示气压P与送风机电流TA的关系的特性的一例。在图中，特性Gl是二氧化碳气体的特性，特性G2是氮气的特性，特性G3是氦气的特性。随着气压P增加，作用于送风机7的负荷变大。因此，如图3所示，在特性G1、G2、G3中，送风机电流TA均伴随气压P的增加而增加。另外，二氧化碳气体、氮气以及氦气彼此的重量不同，二氧化碳气体最重，氦气最轻。因而，如果以相同的气压Pl进行比较，则二氧化碳气体的送风机电流TAl最大，氦气的送风机电流TA3最小。
[0025]送风机电流TA为以气压P为参数的函数。例如在通过压力计17检测出的气压为Pl时，能够根据预先存储的图3的特性Gl、G2、G3来导出与各气体成分对应的送风机电流TA1、TA2、TA3。此时，当将流过送风机7的送风机电流设为TAO时，下式(II)成立。
[0026]TA1XX1+TA2XX2+TA3XX3 = TA0...(II)
[0027]虽然省略了图示，但在存储部42中针对激光气体的每个成分预先存储有气压P与施加到送风机7的电压TV(送风机电压)的关系、气压P与供给到放电管11?14的电流RA(放电管电流)的关系、以及气压P与施加到放电管11?14的电压RV(放电管电压)的关系。这些关系与图3同样地，通过每个气体成分的特性来表示，如果气压P被确定，则每个气体成分的送风机电压TV、放电管电流RA、放电管电压RV被确定。
[0028]在此，在通过压力计17检测出的气压为Pl时，当将根据存储部42中存储的特性求出的与各气体成分(二氧化碳气体、氮气、氦气)对应的送风机电压设为TV1、TV2、TV3、将施加到送风机7的送风机电压设为TVO时，下式(III)成立。
[0029]TV1XX1+TV2XX2+TV3XX3 = TV0...(III)
[0030]另外，在通过压力计17检测出的气压为Pl时，当将根据存储部42中存储的特性求出的与各气体成分对应的放电管电流设为RA1、RA2、RA3、将供给到放电管11?14的放电管电流设为RAO时，下式(IV)成立。
[0031]RA1XX1+RA2XX2+RA3XX3 = RA0...(