高速、高精度に指令が可能なガスレーザ発振器における指令装置
【課題】複数の電源がある場合にベース放電および最大注入電力を短時間で調整する。
【解決手段】複数の放電管（２１、２２）と対応する複数の電極（２３、２４）とを有するガスレーザ発振器における複数のレーザ電源（１１、１２）の指令装置（１０）は、複数のレーザ電源の指令を作成する指令作成部（５）と、作成された指令をバイアス指令、出力指令、オフセット指令およびゲイン指令とに分離する分離部（３６）とを具備し、バイアス指令および出力指令は複数のレーザ電源に対して共通であり、オフセット指令およびゲイン指令は複数のレーザ電源のそれぞれの放電管に少なくとも応じて定まり、さらに、複数のレーザ電源に対して共通のバイアス指令および出力指令を複数のレーザ電源に送信すると共に、複数のレーザ電源の放電管に少なくとも応じて定まるオフセット指令およびゲイン指令を複数のレーザ電源に対応してシリアルで送信する送信部（３７）とを含む。
【解決手段】複数の放電管（２１、２２）と対応する複数の電極（２３、２４）とを有するガスレーザ発振器における複数のレーザ電源（１１、１２）の指令装置（１０）は、複数のレーザ電源の指令を作成する指令作成部（５）と、作成された指令をバイアス指令、出力指令、オフセット指令およびゲイン指令とに分離する分離部（３６）とを具備し、バイアス指令および出力指令は複数のレーザ電源に対して共通であり、オフセット指令およびゲイン指令は複数のレーザ電源のそれぞれの放電管に少なくとも応じて定まり、さらに、複数のレーザ電源に対して共通のバイアス指令および出力指令を複数のレーザ電源に送信すると共に、複数のレーザ電源の放電管に少なくとも応じて定まるオフセット指令およびゲイン指令を複数のレーザ電源に対応してシリアルで送信する送信部（３７）とを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスレーザ発振器における指令装置に関する。特に、本発明は高速、高精度に指令が可能なガスレーザ発振器における指令装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガスレーザ発振器には、所要のレーザ出力に応じて複数のレーザ電源が備えられている。図３は従来技術におけるガスレーザ発振器において二つのレーザ電源を備えた例を示す図である。図３に示されるガスレーザ発振器２００は二つのレーザ電源１１０、１２０を備えている。図３に示されるように、ＣＮＣにて作成された指令は出力指令装置１００の通信ＩＣ３５０に送信されてバイアス指令４１０と出力指令４２０とに分離される。
【０００３】
これら指令はそれぞれＤ／Ａ変換部４４０ａ、４４０ｂにてＤ／Ａ変換された後で、加算回路４６０により加算される。次いで、加算されたアナログ指令電圧はそれぞれのレーザ電源１１０、１２０に共通に送信される。レーザ電源はマッチングユニット１５０、１６０を介してガスレーザ発振器２００の放電管２１０、２２０の電極２３０、２４０にアナログ指令電圧に比例した電力を供給する。それにより、ガスレーザ発振器２００からのレーザ出力が制御される。
【０００４】
通常、レーザ運転状態、つまりレーザビーム出力可能な状態においては、一定のバイアス指令が常に送信されている。そして、バイアス指令に加算されるべき出力指令を変化させることにより、ガスレーザ発振器２００からのレーザ出力を制御している。
【０００５】
これらバイアス指令および出力指令は両方のレーザ電源１１０、１２０に対してそれぞれ共通の値である。ところで、ガスレーザ発振器２００のレーザガス循環路２５０における放電管２１０、２２０の電極２３０、２４０、放電管２１０、２２０内のレーザガスの圧力、これら電極２３０、２４０にそれぞれ隣接して配置された補助電極３１０、３２０、およびマッチングユニット１５０、１６０の特性には互いにバラツキがある。以下、これらをまとめて単にレーザ電源の負荷と呼ぶ場合がある。
【０００６】
このため、従来技術においては指令電圧調整回路１３０、１４０をレーザ電源１１０、１２０にそれぞれ設けている。これら指令電圧調整回路１３０、１４０は、各レーザ電源１１０、１２０においてバイアス指令時のベース放電の調整と、最大出力指令時におけるレーザ電源の最大注入電力の調整とを行い、上記バラツキを吸収していた。
【０００７】
ベース放電を調整する際には、出力指令４２０をゼロにしつつバイアス指令４１０のみを送信する。そして、放電管２３０、２４０の放電が消えてレーザ発振器２００が発振閾値以下であること（レーザ出力が０Ｗ）、且つ、補助電極３１０、３２０による補助放電が維持されていることとを目視で確認しつつ、操作者は指令電圧調整回路１３０、１４０にそれぞれ設けられたオフセット調整用の可変抵抗（図示しない）を調節する。
【０００８】
また、レーザ電源の最大注入電力を調整する際には、バイアス指令４１０と最大出力指令４２０とを送信する。つまり、レーザ電源にはバイアス指令と最大出力指令を加算したアナログ指令電圧が送信される。そして、レーザ電源の能力を最大限に利用できるようにレーザ電源の注入電力を測定しながら、操作者は指令電圧調整回路１３０、１４０にそれぞれ設けられたゲイン調整用の可変抵抗（図示しない）を調節する。
【０００９】
ガスレーザ発振器２００が高出力のレーザ発振器になるほど、一つの発振器あたりに備わるレーザ電源の数が多くなる。このため、レーザ電源の数が増えると、操作者が指令電圧調整回路の可変抵抗を調整してベース放電および最大注入電力を調整するのがさらに煩雑になりうる。
【００１０】
ここで、特許文献１に開示される指令方式では、各レーザ電源の負荷のバラツキを吸収するため、ＤＣ電流を検出して指令電圧を調整している。特許文献１においては、同様なアナログ電圧の調整回路１３０、１４０が必要とされる。
【００１１】
さらに、特許文献２においては、ＣＮＣからバイアス指令および出力指令の２種類の指令をレーザ電源に送信する装置を有するレーザ発振器が開示されている。この方式では、ＣＮＣからバイアス指令および出力指令を各レーザ電源に独立して送信して、ベース放電と最大注入電力の調整を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４１４１５６２号
【特許文献２】特許第２６３３２８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１においては、指令電圧調整回路１３０、１４０および前述した負荷のバラツキや温度などの環境の変化により調整精度の低下や検出時の応答時間が遅延するという問題があった。さらに、指令電圧調整回路１３０、１４０の回路構成が複雑になるという問題があった。さらに、アナログ電圧の調整回路では、複数の電源で同じ値であるバイアス指令および出力指令に対して各レーザ電源のオフセット調整とゲイン調整の可変抵抗における調整量を管理できず、レーザ電源が故障して交換する度にベース放電と最大注入電力とを調整する必要があった。
【００１４】
また、特許文献１においては、ベース放電の調整ミスにより加工不良が発生する可能性がある。つまり、出力指令をゼロにしてバイアス指令のみ送信した状態であっても、レーザ発振器の発振閾値を超えてレーザ出力が発生する場合がある。そのような場合には、ワークにケガキ線が形成されるという問題がある。
【００１５】
さらに、特許文献１において補助放電が消滅した状態で出力指令を急峻に上昇させると、レーザ電源と負荷とのインピーダンスマッチングの整合がとれずに、レーザ電源が破損する可能性もある。さらに、最大注入電力を調整する際には、注入電力が不足して加工不良（レーザ出力不足）が生じたり、注入電力が過剰になってレーザ電源、マッチングユニット、放電管などが破損するという問題があった。
【００１６】
さらに、特許文献２においては、一つのレーザ発振器あたりに搭載されるレーザ電源の数が増えると、送信するデータ数が増える（１２ｂｉｔ×２種類×搭載されるレーザ電源の数）という課題があった。通常、使用可能なデータ数は、ハードウェア（通信ＩＣ）やＣＮＣのソフトウェアに応じて制限されており、従って、レーザ電源の数もそれに応じて定まる。また、この方式においては、特許文献２の図３（ｂ）のフローチャートに示されるように各レーザ電源毎にベース放電と最大注入電力とを順次調整している。それゆえ、レーザ電源の数が多い場合には、レーザ電源の調整時間が大幅に長くなる可能性があった。
【００１７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、レーザ電源の数が多い場合であってもレーザ電源の調整時間を長くすることなしに、ベース放電と最大注入電力とを容易に調整することのできるガスレーザ発振器における指令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】
【００１８】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、複数の放電管とこれら複数の放電管に対応した複数の電極とを有するガスレーザ発振器における複数のレーザ電源の指令装置において、前記複数のレーザ電源に対する指令を作成する指令作成部と、該指令作成部により作成された指令をバイアス指令、出力指令、オフセット指令およびゲイン指令とに分離する分離部とを具備し、前記バイアス指令および出力指令は前記複数のレーザ電源に対して共通であり、前記オフセット指令およびゲイン指令は前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管に少なくとも応じて定まり、さらに、前記複数のレーザ電源に対して共通の前記バイアス指令および前記出力指令を前記複数のレーザ電源のそれぞれに送信すると共に、前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管に少なくとも応じて定まる前記オフセット指令および前記ゲイン指令を前記複数のレーザ電源のそれぞれに対応してシリアルで送信する送信部とを具備する、レーザ発振器における指令装置が提供される。
【００１９】
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記送信部は、前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管および前記電極のうちの少なくとも一方応じて定まる前記オフセット指令を前記複数のレーザ電源に対して共通の前記バイアス指令に加算して前記レーザ発振器におけるベース放電を調整する加算調整部と、前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管に少なくとも応じて定まる前記ゲイン指令を前記複数のレーザ電源に対して共通の前記出力指令に乗算して前記レーザ発振器における最大注入電力を調整する乗算調整部と、を含む。
【００２０】
３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記レーザ発振器は、前記複数のレーザ電源のそれぞれと前記レーザ発振器との間に配置された複数のマッチングユニットと、前記複数の電極のそれぞれに隣接して配置された補助電極とを含んでおり、前記オフセット指令および前記ゲイン指令は、前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管、前記放電管の圧力、前記マッチングユニットおよび前記補助電極のうちの少なくとも一つに応じて定まるようにした。
【発明の効果】
【００２１】
１番目の発明においては、オフセット指令およびゲイン指令をセットにして各レーザ電源にシリアル送信しつつ、バイアス指令および出力指令を各レーザ電源に対して同じ値を送信している。従って、レーザ電源の数が多い場合であっても、バイアス指令および出力指令を更新する周期が低下することはない。また、オフセット指令およびゲイン指令をシリアルで送信しているので、複数のレーザ電源を備えるレーザ発振器であっても一つのレーザ電源を備えるレーザ発振器であっても送信すべきデータ数は変わらない。つまり、備えるレーザ電源の数に関わらず同じ調整時間で足りる。
【００２２】
２番目の発明においては、レーザ電源固有の負荷のバラツキをオフセット指令およびゲイン指令を用いて出力指令装置内で調整しているので、指令電圧調整回路１３０、１４０は不用となる。なお、レーザ電源固有の負荷は、マッチングユニット、放電管、放電管内の圧力、補助電極などである。また、各レーザ電源の負荷に応じてオフセット指令およびゲイン指令が定まるので、レーザ電源の故障でレーザ電源を交換した場合であっても、レーザ発振器の製造時に記憶した元のオフセット指令およびゲイン指令の値で安全にレーザ発振器を立ち上げることが可能となる。また、調整ミスによる加工不良やレーザ電源の破損を未然に防止できる。さらに、負荷が変化した場合、例えば放電管内のレーザガスの圧力の設定を変更した場合やマッチングユニット、放電管、補助電極が劣化して交換した場合であっても、負荷に応じてオフセット指令およびゲイン指令の設定を変更することで負荷の変化にも容易に対応できる。
【００２３】
３番目の発明においては、負荷に応じて定まるオフセットおよびゲイン指令をデジタル値で管理することにより、より精密な制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に基づくガスレーザ発振器の概略図である。
【図２】図１に示される出力指令装置の機能ブロック図である。
【図３】従来技術におけるガスレーザ発振器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明に基づくガスレーザ発振器の概略図である。本発明におけるレーザ発振器２０は放電励起型である比較的高出力のガスレーザ発振器である。レーザ発振器２０から出力されるレーザ光は、図示しないレーザ加工装置においてワーク（図示しない）を加工するのに使用される。
【００２６】
図示されるように、レーザ発振器２０のレーザガス循環路２５は放電管２１、２２を含んでいる。このレーザガス循環路２５はレーザガス圧制御システム３３に接続され、レーザガス圧制御システム３３において、レーザガスを供給、排出することにより、レーザガス循環路２５の圧力を制御する。
【００２７】
また、レーザガス循環路２５にはターボブロワ２６が配置され、ターボブロワ２６の上流および下流には熱交換器２７、２８がそれぞれ配置されている。さらに、レーザ発振器２０は冷却水循環システム３４に接続されている。これにより、レーザガス循環路２５内のレーザガス、特に放電管２１、２２内のレーザガスなどが適宜冷却される。
【００２８】
図１に示されるように、一方の放電管２１の一端には部分反射鏡のリア鏡２９（共振器内部ミラー）が設けられており、他方の放電管２２の他端には部分反射鏡の出力鏡３０が設けられている。出力鏡３０はＺｎＳｅから形成されており、出力鏡３０の内面は部分反射コーティングされると共に出力鏡３０の外面は反射防止コーティングされている。
【００２９】
前述した二つの放電管２１、２２はリア鏡２９および出力鏡３０の間の光共振空間内に位置している。各放電管２１、２２は一対の電極２３、２４によりそれぞれ挟まれている。これら電極２３、２４は同一寸法であって、金属メタライズされているか、または金属部材が取付けられているものとする。さらに、補助電極３１、３２がそれぞれ電極２３、２４から各放電管２１、２２のレーザガスの上流側に配置されている。
【００３０】
補助電極３１、３２と放電管２１，２２の電極２３、２４にはマッチングユニットを介して同じ電圧が印加される。補助電極による補助放電は、通常、電極２３、２４に印加される電圧よりも低い電圧で放電するため、電極２３、２４間の放電が消滅した場合であっても、補助放電は維持される。このように補助放電が維持される場合には、レーザ電源への指令が急峻に高められたとしても放電管電圧が過剰に上昇するのを回避し、レーザ電源の破損を防止することができる。
【００３１】
図１に示されるように電極２３、２４および補助電極３１、３２はそれぞれマッチングユニット１５、１６を介してレーザ電源１１、１２に接続されている。二つのレーザ電源１１、１２は共通の出力指令装置１０に接続されている。さらに、出力指令装置１０は、ＣＮＣ５に接続されている。
【００３２】
図２は図１に示される出力指令装置の機能ブロック図である。図２に示されるように、出力指令装置１０は、ＣＮＣ５と通信するための通信ＩＣ３５を含んでいる。通信ＩＣ３５は、ＣＮＣ５からの指令をバイアス指令Ｃｂ、出力指令Ｃｏ、オフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇに分離する分離部３６に接続されている。
【００３３】
ここで、バイアス指令Ｃｂは、レーザ運転状態（レーザビーム出力可能な状態）において、ＣＮＣ５から常に指令される所定の指令値である。また、出力指令Ｃｏは、レーザ出力を制御する指令であり、レーザ発振器２０が何Ｗのレーザビームを出力するかを決定する。ベース放電においてはレーザ出力がゼロＷになるように、バイアス指令Ｃｂが設定されるので、バイアス指令Ｃｂに加算される出力指令Ｃｏを変化させることにより、レーザ出力を所望のＷ数で制御することができる。
【００３４】
バイアス指令Ｃｂおよび出力指令Ｃｏはレーザ加工において高速な制御が要求されるので、複数のレーザ電源１１、１２に対して共通の値を使用している。そして、バイアス指令Ｃｂおよび出力指令Ｃｏの指令データ更新周期も所定の短時間に維持される。
【００３５】
これに対し、オフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇはそれぞれのレーザ電源１１、１２の負荷に応じて定まる値である。図１から分かるように、レーザ電源１１には、マッチングユニット１５、放電管２１および補助電極３１が関連付けられている。同様に、レーザ電源１２にはマッチングユニット１６、放電管２２および補助電極３２が関連付けられている。これらマッチングユニット、放電管、放電管内の圧力、および補助電極を以下、レーザ電源の負荷と適宜呼ぶことにする。
【００３６】
オフセット指令Ｃｓは、バイアス指令Ｃｂに対する各レーザ電源１１、１２の負荷（マッチングユニット、放電管、管内圧力、補助電極）の特性のバラツキ量である。また、ゲイン指令Ｃｇは、出力指令Ｃｏに対する各レーザ電源１１、１２の負荷の特性のバラツキ量である。
【００３７】
レーザ電源１１、１２の負荷は、マッチングユニット１５、１６内のキャパシタンスやインダクタンスの特性のバラツキ、放電管２１、２２の太さなどのバラツキ、および補助電極３１、３２の寸法のバラツキ、および放電管２１、２２内のレーザガスの圧力（レーザガスの流速）に応じて変化する。従って、これら負荷はレーザ電源１１およびレーザ電源１２の間でバラツキがあり、搭載するレーザ電源の数に従って、負荷のバラツキが存在する。
【００３８】
このため、本発明では、出力指令装置１０内に記憶部４０を設け、記憶部４０内に各レーザ電源のオフセット指令Ｃｓおよび各レーザ電源のゲイン指令Ｃｇのデジタル値をレーザ発振器の製造時やレーザ電源の負荷を交換した際に自動的に求め記憶している。なお、ＣＮＣ５内に記憶部４０を設けるようにしてもよい。
【００３９】
なお、ＣＮＣソフトから分離部３６を介してオフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇのための指定信号を作成する。指定信号０００はレーザ電源１１のオフセット指令Ｃｓ、指定信号００１はレーザ電源１２のオフセット指令Ｃｓ、指定信号０１０はレーザ電源１１のゲイン指令Ｃｇ、指定信号０１１はレーザ電源１２のゲイン指令Ｃｇである。
【００４０】
オフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇについては、レーザ電源１１、１２を調整しているときおよびレーザ発振器２０の起動時にのみ、更新すれば足りる。このため、オフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇは指定信号と一緒にシリアルで送信され、指定信号に基づいて順次切替えられる。一般に指令データの更新周期はレーザ電源の数が増えるにつれて低速になる。しかしながら、レーザ発振器２０の制御は主にバイアス指令Ｃｂおよび出力指令Ｃｏにより行われるので、レーザ加工制御自体に遅れが生じることはない。
【００４１】
図２に示されるように、分離部３６は送信部３７に接続されている。送信部３７は、複数のＤ／Ａ変換部４４ａ〜４４ｆと、データセレクタ４５と、複数の加算回路４６ａ〜４６ｄとを含んでいる。送信部３７は各種指令を変更無しであるいは後述するように変更して、レーザ発振器２０のレーザ電源１１、１２にそれぞれ送信する。なお、本発明において、オフセット指令Ｃｓ、ゲイン指令Ｃｇおよび指定信号の送信には、シリアル方式が採用されるものとする。
【００４２】
以下、図２を参照しつつ、本発明のガスレーザ発振器の動作について説明する。
【００４３】
ＣＮＣ５がレーザ発振器２０のための指令データを作成し、出力指令装置１０の通信ＩＣ３５に送信する。次いで、分離部３６がそれら指令をバイアス指令Ｃｂ、出力指令Ｃｏ、オフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇに分離する。
【００４４】
前述したようにバイアス指令Ｃｂおよび出力指令Ｃｏはレーザ電源１１、１２に対して共通の値である。図２から分かるように、バイアス指令Ｃｂは送信部３７のＤ／Ａ変換部４４ａによりＤ／Ａ変換され、加算回路４６ａ、４６ｂに入力される。出力指令ＣｏはＤ／Ａ変換部４４ｂによりＤ／Ａ変換され、他のＤ／Ａ変換部４４ｅ、４４ｆに入力される。
【００４５】
一方、出力指令装置１０内、またはＣＮＣ５内に設けた記憶部４０で記憶された各レーザ電源１１、１２毎のオフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇを定め、さらに前述したように指定番号を各指令に設定する。これらオフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇならびに指定番号は、データセレクタ４５に入力される。データセレクタ４５は、指定番号に基づいて、オフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇを各レーザ電源１１、１２に応じてそれぞれＤ／Ａ変換部４４ｃ〜４４ｆに入力する。
【００４６】
そして、Ｄ／Ａ変換部４４ｃ、４４ｄにそれぞれ入力されたレーザ電源１１、１２のオフセット指令ＣｓはＤ／Ａ変換されて加算回路４６ａ、４６ｂにそのまま入力される。これに対し、Ｄ／Ａ変換部４４ｅにおいてはレーザ電源１１の出力指令Ｃｏにレーザ電源１１のゲイン指令Ｃｇが乗算されてＤ／Ａ変換される。同様に、Ｄ／Ａ変換部４４ｆにおいてはレーザ電源１２の出力指令Ｃｏにレーザ電源１２のゲイン指令Ｃｇが乗算されてＤ／Ａ変換される。
【００４７】
従って、Ｄ／Ａ変換部４４ｅ、４４ｆは、出力指令Ｃｏにゲイン指令Ｃｇを乗算してこれを調整する乗算調整部３９としての役目を果たす。そして、調整された出力指令Ｃｏは加算回路４６ｃ、４６ｄにそれぞれ入力される。
【００４８】
図２に示されるように、加算回路４６ａにおいては、バイアス指令Ｃｂとレーザ電源１１のオフセット指令Ｃｓとが加算される。さらに、加算回路４６ｂにおいては、バイアス指令Ｃｂとレーザ電源１２のオフセット指令Ｃｓとが加算される。これら加算回路４６ａ、４６ｂは、バイアス指令Ｃｂにオフセット指令Ｃｓを加算して調整する加算調整部３８としての役目を果たす。その後、加算回路４６ａ、４６ｂにおいて加算処理されたバイアス指令Ｃｂはそれぞれ別の加算回路４６ｃ、４６ｄに入力される。
【００４９】
図２に示されるように、加算回路４６ｃは、加算処理後、つまりレーザ電源１１のオフセット指令が加味されたバイアス指令Ｃｂと、乗算処理後、つまりレーザ電源１１のゲイン指令が加味された出力指令Ｃｏを加算して、レーザ電源１１に入力する。さらに、上記と同様に加算回路４６ｄは、加算処理後、つまりレーザ電源１２のオフセット指令が加味されたバイアス指令Ｃｂと乗算処理後、つまりレーザ電源１２のゲイン指令が加味された出力指令Ｃｏを加算して、レーザ電源１２に入力する。
【００５０】
このように、本発明においては、オフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇをセットにして各レーザ電源１１、１２に所定の制御周期毎にシリアル送信しつつ、共通のバイアス指令Ｃｂおよび出力指令Ｃｏを各レーザ電源に送信している。このため、レーザ電源１１、１２の数が多い場合であっても、指令の更新周期が低下することはない。
【００５１】
そして、本発明において、ベース放電を調整する際には、バイアス指令Ｃｂのみを送信して、出力指令Ｃｏがゼロの状態にする。そして、指定信号に基づいて振り分けられた各レーザ電源１１、１２のオフセット指令Ｃｓをゼロの状態から変化させて、電極２３、２４間の放電が消滅して、補助電極３１、３２の補助放電が消えずに維持するデジタル値を自動で求め記憶部４０に記憶する。さらに、加算回路４６ａ、４６ｂにおいて共通のバイアス指令Ｃｂに加算する。これにより、各レーザ電源１１、１２毎にベース放電を調整することが可能となる。
【００５２】
さらに、最大注入電力を調整する際には、最大出力指令時（バイアス指令Ｃｂと出力指令Ｃｏとの合計）に、指定信号に基づいて振り分けられた各レーザ電源１１、１２のゲイン指令Ｃｇをゼロの状態から変化させて、各レーザ電源の注入電力が所定の値になるデジタル値を自動で求め記憶部４０に記憶する。さらに、Ｄ／Ａ変換部４４ｅ、４４ｆにおいて共通の出力指令Ｃｏに乗算する。これにより、各レーザ電源１１、１２毎に最大注入電力を調整でき、従って、レーザ発振器２０が所要の最大レーザ出力を得ることが可能となる。このように、本発明においては、各レーザ電源１１、１２の負荷のバラツキをオフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇによって吸収している。
【００５３】
従来技術においては、図３に示されるように、レーザ電源１１０、１２０にそれぞれ設けられたアナログの指令電圧調整回路１３０、１４０のオフセットおよびゲインの可変抵抗によってベース放電および最大注入電力を調整していた。このため、調整量を管理することができなかった。また、オフセットおよびゲインの調整作業は指令電圧調整回路１３０、１４０のバラツキの影響を受けやすく、レーザ電源１１０、１２０を交換するたびに、ベース放電および最大注入電力を調整する必要があった。
【００５４】
しかしながら、本発明においてはオフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇをデジタル値として管理している。このため、操作者の熟練度により調整作業に差が出ることなしに、高精度で調整作業を行うことができる。
【００５５】
また、レーザ電源１１、１２を故障などにより交換した場合であっても、各レーザ電源１１、１２の負荷であるマッチングユニット１５、１６、放電管２１、２２、補助電極３１、３２は変わらない。このため、記憶部４０が予め記憶しているオフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇの値を用いれば、レーザ電源の調整作業自体を行う必要がない。従って、本発明においては、レーザ発振器２０を安全かつ迅速に立上げることが可能となる。それゆえ、本発明においては、調整ミスに基づく、ワークの加工不良や、レーザ電源、マッチングユニット、および放電管の破損を回避することができる。
【００５６】
さらに、本発明では、複数、例えば三つ以上のレーザ電源を備えている場合であっても、（１）バイアス指令Ｃｂ（12bit）、（２）出力指令Ｃｏ（12bit）、（３）オフセット指令Ｃｓ・ゲイン指令Ｃｇ（12bit）および指定信号のみのデータ数で足りるので、複数のレーザ電源をデータ数の上限値に縛られることなく容易に指令することが可能である。
【００５７】
このとき、０００→００１→０１０→０１１…のように指定番号を順次切替えながらゲイン指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇを所定の制御周期毎に送信している。つまり、或る制御周期においては、一つの指定信号に対応するゲイン指令Ｃｓまたはゲイン指令Ｃｇのみが送信されることになる。従って、単一のレーザ電源のみを調整する場合と複数のレーザ電源を調整する場合とで、調整時間は変わらず、同じ調整時間で調整作業を完了することができる。
【００５８】
さらに、負荷が変化した場合、例えば放電管２１、２２内のレーザガスの圧力の設定を変更した場合であっても、負荷に応じたオフセット指令およびゲイン指令を予め記憶しておくことにより、レーザ電源の負荷の変化にも自動的に対応することが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
５ ＣＮＣ（指令作成部）
１０ 出力指令装置（指令装置）
１１、１２ レーザ電源
１５、１６ マッチングユニット
２０ レーザ発振器
２１、２２ 放電管
２３、２４ 電極
２５ レーザガス循環路
２６ ターボブロワ
２７、２８ 熱交換器
２９ リア鏡
３０ 出力鏡
３１、３２ 補助電極
３５ 通信ＩＣ
３６ 分離部
３７ 送信部
３８ 加算調整部
３９ 乗算調整部
４０ 記憶部
４４ａ〜４４ｆ Ｄ／Ａ変換部
４５ データセレクタ
４６ａ〜４６ｄ 加算回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスレーザ発振器における指令装置に関する。特に、本発明は高速、高精度に指令が可能なガスレーザ発振器における指令装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ガスレーザ発振器には、所要のレーザ出力に応じて複数のレーザ電源が備えられている。図３は従来技術におけるガスレーザ発振器において二つのレーザ電源を備えた例を示す図である。図３に示されるガスレーザ発振器２００は二つのレーザ電源１１０、１２０を備えている。図３に示されるように、ＣＮＣにて作成された指令は出力指令装置１００の通信ＩＣ３５０に送信されてバイアス指令４１０と出力指令４２０とに分離される。
【０００３】
これら指令はそれぞれＤ／Ａ変換部４４０ａ、４４０ｂにてＤ／Ａ変換された後で、加算回路４６０により加算される。次いで、加算されたアナログ指令電圧はそれぞれのレーザ電源１１０、１２０に共通に送信される。レーザ電源はマッチングユニット１５０、１６０を介してガスレーザ発振器２００の放電管２１０、２２０の電極２３０、２４０にアナログ指令電圧に比例した電力を供給する。それにより、ガスレーザ発振器２００からのレーザ出力が制御される。
【０００４】
通常、レーザ運転状態、つまりレーザビーム出力可能な状態においては、一定のバイアス指令が常に送信されている。そして、バイアス指令に加算されるべき出力指令を変化させることにより、ガスレーザ発振器２００からのレーザ出力を制御している。
【０００５】
これらバイアス指令および出力指令は両方のレーザ電源１１０、１２０に対してそれぞれ共通の値である。ところで、ガスレーザ発振器２００のレーザガス循環路２５０における放電管２１０、２２０の電極２３０、２４０、放電管２１０、２２０内のレーザガスの圧力、これら電極２３０、２４０にそれぞれ隣接して配置された補助電極３１０、３２０、およびマッチングユニット１５０、１６０の特性には互いにバラツキがある。以下、これらをまとめて単にレーザ電源の負荷と呼ぶ場合がある。
【０００６】
このため、従来技術においては指令電圧調整回路１３０、１４０をレーザ電源１１０、１２０にそれぞれ設けている。これら指令電圧調整回路１３０、１４０は、各レーザ電源１１０、１２０においてバイアス指令時のベース放電の調整と、最大出力指令時におけるレーザ電源の最大注入電力の調整とを行い、上記バラツキを吸収していた。
【０００７】
ベース放電を調整する際には、出力指令４２０をゼロにしつつバイアス指令４１０のみを送信する。そして、放電管２３０、２４０の放電が消えてレーザ発振器２００が発振閾値以下であること（レーザ出力が０Ｗ）、且つ、補助電極３１０、３２０による補助放電が維持されていることとを目視で確認しつつ、操作者は指令電圧調整回路１３０、１４０にそれぞれ設けられたオフセット調整用の可変抵抗（図示しない）を調節する。
【０００８】
また、レーザ電源の最大注入電力を調整する際には、バイアス指令４１０と最大出力指令４２０とを送信する。つまり、レーザ電源にはバイアス指令と最大出力指令を加算したアナログ指令電圧が送信される。そして、レーザ電源の能力を最大限に利用できるようにレーザ電源の注入電力を測定しながら、操作者は指令電圧調整回路１３０、１４０にそれぞれ設けられたゲイン調整用の可変抵抗（図示しない）を調節する。
【０００９】
ガスレーザ発振器２００が高出力のレーザ発振器になるほど、一つの発振器あたりに備わるレーザ電源の数が多くなる。このため、レーザ電源の数が増えると、操作者が指令電圧調整回路の可変抵抗を調整してベース放電および最大注入電力を調整するのがさらに煩雑になりうる。
【００１０】
ここで、特許文献１に開示される指令方式では、各レーザ電源の負荷のバラツキを吸収するため、ＤＣ電流を検出して指令電圧を調整している。特許文献１においては、同様なアナログ電圧の調整回路１３０、１４０が必要とされる。
【００１１】
さらに、特許文献２においては、ＣＮＣからバイアス指令および出力指令の２種類の指令をレーザ電源に送信する装置を有するレーザ発振器が開示されている。この方式では、ＣＮＣからバイアス指令および出力指令を各レーザ電源に独立して送信して、ベース放電と最大注入電力の調整を行っている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】特許第４１４１５６２号
【特許文献２】特許第２６３３２８８号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１においては、指令電圧調整回路１３０、１４０および前述した負荷のバラツキや温度などの環境の変化により調整精度の低下や検出時の応答時間が遅延するという問題があった。さらに、指令電圧調整回路１３０、１４０の回路構成が複雑になるという問題があった。さらに、アナログ電圧の調整回路では、複数の電源で同じ値であるバイアス指令および出力指令に対して各レーザ電源のオフセット調整とゲイン調整の可変抵抗における調整量を管理できず、レーザ電源が故障して交換する度にベース放電と最大注入電力とを調整する必要があった。
【００１４】
また、特許文献１においては、ベース放電の調整ミスにより加工不良が発生する可能性がある。つまり、出力指令をゼロにしてバイアス指令のみ送信した状態であっても、レーザ発振器の発振閾値を超えてレーザ出力が発生する場合がある。そのような場合には、ワークにケガキ線が形成されるという問題がある。
【００１５】
さらに、特許文献１において補助放電が消滅した状態で出力指令を急峻に上昇させると、レーザ電源と負荷とのインピーダンスマッチングの整合がとれずに、レーザ電源が破損する可能性もある。さらに、最大注入電力を調整する際には、注入電力が不足して加工不良（レーザ出力不足）が生じたり、注入電力が過剰になってレーザ電源、マッチングユニット、放電管などが破損するという問題があった。
【００１６】
さらに、特許文献２においては、一つのレーザ発振器あたりに搭載されるレーザ電源の数が増えると、送信するデータ数が増える（１２ｂｉｔ×２種類×搭載されるレーザ電源の数）という課題があった。通常、使用可能なデータ数は、ハードウェア（通信ＩＣ）やＣＮＣのソフトウェアに応じて制限されており、従って、レーザ電源の数もそれに応じて定まる。また、この方式においては、特許文献２の図３（ｂ）のフローチャートに示されるように各レーザ電源毎にベース放電と最大注入電力とを順次調整している。それゆえ、レーザ電源の数が多い場合には、レーザ電源の調整時間が大幅に長くなる可能性があった。
【００１７】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、レーザ電源の数が多い場合であってもレーザ電源の調整時間を長くすることなしに、ベース放電と最大注入電力とを容易に調整することのできるガスレーザ発振器における指令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】
【００１８】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、複数の放電管とこれら複数の放電管に対応した複数の電極とを有するガスレーザ発振器における複数のレーザ電源の指令装置において、前記複数のレーザ電源に対する指令を作成する指令作成部と、該指令作成部により作成された指令をバイアス指令、出力指令、オフセット指令およびゲイン指令とに分離する分離部とを具備し、前記バイアス指令および出力指令は前記複数のレーザ電源に対して共通であり、前記オフセット指令およびゲイン指令は前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管に少なくとも応じて定まり、さらに、前記複数のレーザ電源に対して共通の前記バイアス指令および前記出力指令を前記複数のレーザ電源のそれぞれに送信すると共に、前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管に少なくとも応じて定まる前記オフセット指令および前記ゲイン指令を前記複数のレーザ電源のそれぞれに対応してシリアルで送信する送信部とを具備する、レーザ発振器における指令装置が提供される。
【００１９】
２番目の発明によれば、１番目の発明において、前記送信部は、前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管および前記電極のうちの少なくとも一方応じて定まる前記オフセット指令を前記複数のレーザ電源に対して共通の前記バイアス指令に加算して前記レーザ発振器におけるベース放電を調整する加算調整部と、前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管に少なくとも応じて定まる前記ゲイン指令を前記複数のレーザ電源に対して共通の前記出力指令に乗算して前記レーザ発振器における最大注入電力を調整する乗算調整部と、を含む。
【００２０】
３番目の発明によれば、１番目の発明において、前記レーザ発振器は、前記複数のレーザ電源のそれぞれと前記レーザ発振器との間に配置された複数のマッチングユニットと、前記複数の電極のそれぞれに隣接して配置された補助電極とを含んでおり、前記オフセット指令および前記ゲイン指令は、前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管、前記放電管の圧力、前記マッチングユニットおよび前記補助電極のうちの少なくとも一つに応じて定まるようにした。
【発明の効果】
【００２１】
１番目の発明においては、オフセット指令およびゲイン指令をセットにして各レーザ電源にシリアル送信しつつ、バイアス指令および出力指令を各レーザ電源に対して同じ値を送信している。従って、レーザ電源の数が多い場合であっても、バイアス指令および出力指令を更新する周期が低下することはない。また、オフセット指令およびゲイン指令をシリアルで送信しているので、複数のレーザ電源を備えるレーザ発振器であっても一つのレーザ電源を備えるレーザ発振器であっても送信すべきデータ数は変わらない。つまり、備えるレーザ電源の数に関わらず同じ調整時間で足りる。
【００２２】
２番目の発明においては、レーザ電源固有の負荷のバラツキをオフセット指令およびゲイン指令を用いて出力指令装置内で調整しているので、指令電圧調整回路１３０、１４０は不用となる。なお、レーザ電源固有の負荷は、マッチングユニット、放電管、放電管内の圧力、補助電極などである。また、各レーザ電源の負荷に応じてオフセット指令およびゲイン指令が定まるので、レーザ電源の故障でレーザ電源を交換した場合であっても、レーザ発振器の製造時に記憶した元のオフセット指令およびゲイン指令の値で安全にレーザ発振器を立ち上げることが可能となる。また、調整ミスによる加工不良やレーザ電源の破損を未然に防止できる。さらに、負荷が変化した場合、例えば放電管内のレーザガスの圧力の設定を変更した場合やマッチングユニット、放電管、補助電極が劣化して交換した場合であっても、負荷に応じてオフセット指令およびゲイン指令の設定を変更することで負荷の変化にも容易に対応できる。
【００２３】
３番目の発明においては、負荷に応じて定まるオフセットおよびゲイン指令をデジタル値で管理することにより、より精密な制御を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に基づくガスレーザ発振器の概略図である。
【図２】図１に示される出力指令装置の機能ブロック図である。
【図３】従来技術におけるガスレーザ発振器を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は本発明に基づくガスレーザ発振器の概略図である。本発明におけるレーザ発振器２０は放電励起型である比較的高出力のガスレーザ発振器である。レーザ発振器２０から出力されるレーザ光は、図示しないレーザ加工装置においてワーク（図示しない）を加工するのに使用される。
【００２６】
図示されるように、レーザ発振器２０のレーザガス循環路２５は放電管２１、２２を含んでいる。このレーザガス循環路２５はレーザガス圧制御システム３３に接続され、レーザガス圧制御システム３３において、レーザガスを供給、排出することにより、レーザガス循環路２５の圧力を制御する。
【００２７】
また、レーザガス循環路２５にはターボブロワ２６が配置され、ターボブロワ２６の上流および下流には熱交換器２７、２８がそれぞれ配置されている。さらに、レーザ発振器２０は冷却水循環システム３４に接続されている。これにより、レーザガス循環路２５内のレーザガス、特に放電管２１、２２内のレーザガスなどが適宜冷却される。
【００２８】
図１に示されるように、一方の放電管２１の一端には部分反射鏡のリア鏡２９（共振器内部ミラー）が設けられており、他方の放電管２２の他端には部分反射鏡の出力鏡３０が設けられている。出力鏡３０はＺｎＳｅから形成されており、出力鏡３０の内面は部分反射コーティングされると共に出力鏡３０の外面は反射防止コーティングされている。
【００２９】
前述した二つの放電管２１、２２はリア鏡２９および出力鏡３０の間の光共振空間内に位置している。各放電管２１、２２は一対の電極２３、２４によりそれぞれ挟まれている。これら電極２３、２４は同一寸法であって、金属メタライズされているか、または金属部材が取付けられているものとする。さらに、補助電極３１、３２がそれぞれ電極２３、２４から各放電管２１、２２のレーザガスの上流側に配置されている。
【００３０】
補助電極３１、３２と放電管２１，２２の電極２３、２４にはマッチングユニットを介して同じ電圧が印加される。補助電極による補助放電は、通常、電極２３、２４に印加される電圧よりも低い電圧で放電するため、電極２３、２４間の放電が消滅した場合であっても、補助放電は維持される。このように補助放電が維持される場合には、レーザ電源への指令が急峻に高められたとしても放電管電圧が過剰に上昇するのを回避し、レーザ電源の破損を防止することができる。
【００３１】
図１に示されるように電極２３、２４および補助電極３１、３２はそれぞれマッチングユニット１５、１６を介してレーザ電源１１、１２に接続されている。二つのレーザ電源１１、１２は共通の出力指令装置１０に接続されている。さらに、出力指令装置１０は、ＣＮＣ５に接続されている。
【００３２】
図２は図１に示される出力指令装置の機能ブロック図である。図２に示されるように、出力指令装置１０は、ＣＮＣ５と通信するための通信ＩＣ３５を含んでいる。通信ＩＣ３５は、ＣＮＣ５からの指令をバイアス指令Ｃｂ、出力指令Ｃｏ、オフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇに分離する分離部３６に接続されている。
【００３３】
ここで、バイアス指令Ｃｂは、レーザ運転状態（レーザビーム出力可能な状態）において、ＣＮＣ５から常に指令される所定の指令値である。また、出力指令Ｃｏは、レーザ出力を制御する指令であり、レーザ発振器２０が何Ｗのレーザビームを出力するかを決定する。ベース放電においてはレーザ出力がゼロＷになるように、バイアス指令Ｃｂが設定されるので、バイアス指令Ｃｂに加算される出力指令Ｃｏを変化させることにより、レーザ出力を所望のＷ数で制御することができる。
【００３４】
バイアス指令Ｃｂおよび出力指令Ｃｏはレーザ加工において高速な制御が要求されるので、複数のレーザ電源１１、１２に対して共通の値を使用している。そして、バイアス指令Ｃｂおよび出力指令Ｃｏの指令データ更新周期も所定の短時間に維持される。
【００３５】
これに対し、オフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇはそれぞれのレーザ電源１１、１２の負荷に応じて定まる値である。図１から分かるように、レーザ電源１１には、マッチングユニット１５、放電管２１および補助電極３１が関連付けられている。同様に、レーザ電源１２にはマッチングユニット１６、放電管２２および補助電極３２が関連付けられている。これらマッチングユニット、放電管、放電管内の圧力、および補助電極を以下、レーザ電源の負荷と適宜呼ぶことにする。
【００３６】
オフセット指令Ｃｓは、バイアス指令Ｃｂに対する各レーザ電源１１、１２の負荷（マッチングユニット、放電管、管内圧力、補助電極）の特性のバラツキ量である。また、ゲイン指令Ｃｇは、出力指令Ｃｏに対する各レーザ電源１１、１２の負荷の特性のバラツキ量である。
【００３７】
レーザ電源１１、１２の負荷は、マッチングユニット１５、１６内のキャパシタンスやインダクタンスの特性のバラツキ、放電管２１、２２の太さなどのバラツキ、および補助電極３１、３２の寸法のバラツキ、および放電管２１、２２内のレーザガスの圧力（レーザガスの流速）に応じて変化する。従って、これら負荷はレーザ電源１１およびレーザ電源１２の間でバラツキがあり、搭載するレーザ電源の数に従って、負荷のバラツキが存在する。
【００３８】
このため、本発明では、出力指令装置１０内に記憶部４０を設け、記憶部４０内に各レーザ電源のオフセット指令Ｃｓおよび各レーザ電源のゲイン指令Ｃｇのデジタル値をレーザ発振器の製造時やレーザ電源の負荷を交換した際に自動的に求め記憶している。なお、ＣＮＣ５内に記憶部４０を設けるようにしてもよい。
【００３９】
なお、ＣＮＣソフトから分離部３６を介してオフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇのための指定信号を作成する。指定信号０００はレーザ電源１１のオフセット指令Ｃｓ、指定信号００１はレーザ電源１２のオフセット指令Ｃｓ、指定信号０１０はレーザ電源１１のゲイン指令Ｃｇ、指定信号０１１はレーザ電源１２のゲイン指令Ｃｇである。
【００４０】
オフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇについては、レーザ電源１１、１２を調整しているときおよびレーザ発振器２０の起動時にのみ、更新すれば足りる。このため、オフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇは指定信号と一緒にシリアルで送信され、指定信号に基づいて順次切替えられる。一般に指令データの更新周期はレーザ電源の数が増えるにつれて低速になる。しかしながら、レーザ発振器２０の制御は主にバイアス指令Ｃｂおよび出力指令Ｃｏにより行われるので、レーザ加工制御自体に遅れが生じることはない。
【００４１】
図２に示されるように、分離部３６は送信部３７に接続されている。送信部３７は、複数のＤ／Ａ変換部４４ａ〜４４ｆと、データセレクタ４５と、複数の加算回路４６ａ〜４６ｄとを含んでいる。送信部３７は各種指令を変更無しであるいは後述するように変更して、レーザ発振器２０のレーザ電源１１、１２にそれぞれ送信する。なお、本発明において、オフセット指令Ｃｓ、ゲイン指令Ｃｇおよび指定信号の送信には、シリアル方式が採用されるものとする。
【００４２】
以下、図２を参照しつつ、本発明のガスレーザ発振器の動作について説明する。
【００４３】
ＣＮＣ５がレーザ発振器２０のための指令データを作成し、出力指令装置１０の通信ＩＣ３５に送信する。次いで、分離部３６がそれら指令をバイアス指令Ｃｂ、出力指令Ｃｏ、オフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇに分離する。
【００４４】
前述したようにバイアス指令Ｃｂおよび出力指令Ｃｏはレーザ電源１１、１２に対して共通の値である。図２から分かるように、バイアス指令Ｃｂは送信部３７のＤ／Ａ変換部４４ａによりＤ／Ａ変換され、加算回路４６ａ、４６ｂに入力される。出力指令ＣｏはＤ／Ａ変換部４４ｂによりＤ／Ａ変換され、他のＤ／Ａ変換部４４ｅ、４４ｆに入力される。
【００４５】
一方、出力指令装置１０内、またはＣＮＣ５内に設けた記憶部４０で記憶された各レーザ電源１１、１２毎のオフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇを定め、さらに前述したように指定番号を各指令に設定する。これらオフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇならびに指定番号は、データセレクタ４５に入力される。データセレクタ４５は、指定番号に基づいて、オフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇを各レーザ電源１１、１２に応じてそれぞれＤ／Ａ変換部４４ｃ〜４４ｆに入力する。
【００４６】
そして、Ｄ／Ａ変換部４４ｃ、４４ｄにそれぞれ入力されたレーザ電源１１、１２のオフセット指令ＣｓはＤ／Ａ変換されて加算回路４６ａ、４６ｂにそのまま入力される。これに対し、Ｄ／Ａ変換部４４ｅにおいてはレーザ電源１１の出力指令Ｃｏにレーザ電源１１のゲイン指令Ｃｇが乗算されてＤ／Ａ変換される。同様に、Ｄ／Ａ変換部４４ｆにおいてはレーザ電源１２の出力指令Ｃｏにレーザ電源１２のゲイン指令Ｃｇが乗算されてＤ／Ａ変換される。
【００４７】
従って、Ｄ／Ａ変換部４４ｅ、４４ｆは、出力指令Ｃｏにゲイン指令Ｃｇを乗算してこれを調整する乗算調整部３９としての役目を果たす。そして、調整された出力指令Ｃｏは加算回路４６ｃ、４６ｄにそれぞれ入力される。
【００４８】
図２に示されるように、加算回路４６ａにおいては、バイアス指令Ｃｂとレーザ電源１１のオフセット指令Ｃｓとが加算される。さらに、加算回路４６ｂにおいては、バイアス指令Ｃｂとレーザ電源１２のオフセット指令Ｃｓとが加算される。これら加算回路４６ａ、４６ｂは、バイアス指令Ｃｂにオフセット指令Ｃｓを加算して調整する加算調整部３８としての役目を果たす。その後、加算回路４６ａ、４６ｂにおいて加算処理されたバイアス指令Ｃｂはそれぞれ別の加算回路４６ｃ、４６ｄに入力される。
【００４９】
図２に示されるように、加算回路４６ｃは、加算処理後、つまりレーザ電源１１のオフセット指令が加味されたバイアス指令Ｃｂと、乗算処理後、つまりレーザ電源１１のゲイン指令が加味された出力指令Ｃｏを加算して、レーザ電源１１に入力する。さらに、上記と同様に加算回路４６ｄは、加算処理後、つまりレーザ電源１２のオフセット指令が加味されたバイアス指令Ｃｂと乗算処理後、つまりレーザ電源１２のゲイン指令が加味された出力指令Ｃｏを加算して、レーザ電源１２に入力する。
【００５０】
このように、本発明においては、オフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇをセットにして各レーザ電源１１、１２に所定の制御周期毎にシリアル送信しつつ、共通のバイアス指令Ｃｂおよび出力指令Ｃｏを各レーザ電源に送信している。このため、レーザ電源１１、１２の数が多い場合であっても、指令の更新周期が低下することはない。
【００５１】
そして、本発明において、ベース放電を調整する際には、バイアス指令Ｃｂのみを送信して、出力指令Ｃｏがゼロの状態にする。そして、指定信号に基づいて振り分けられた各レーザ電源１１、１２のオフセット指令Ｃｓをゼロの状態から変化させて、電極２３、２４間の放電が消滅して、補助電極３１、３２の補助放電が消えずに維持するデジタル値を自動で求め記憶部４０に記憶する。さらに、加算回路４６ａ、４６ｂにおいて共通のバイアス指令Ｃｂに加算する。これにより、各レーザ電源１１、１２毎にベース放電を調整することが可能となる。
【００５２】
さらに、最大注入電力を調整する際には、最大出力指令時（バイアス指令Ｃｂと出力指令Ｃｏとの合計）に、指定信号に基づいて振り分けられた各レーザ電源１１、１２のゲイン指令Ｃｇをゼロの状態から変化させて、各レーザ電源の注入電力が所定の値になるデジタル値を自動で求め記憶部４０に記憶する。さらに、Ｄ／Ａ変換部４４ｅ、４４ｆにおいて共通の出力指令Ｃｏに乗算する。これにより、各レーザ電源１１、１２毎に最大注入電力を調整でき、従って、レーザ発振器２０が所要の最大レーザ出力を得ることが可能となる。このように、本発明においては、各レーザ電源１１、１２の負荷のバラツキをオフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇによって吸収している。
【００５３】
従来技術においては、図３に示されるように、レーザ電源１１０、１２０にそれぞれ設けられたアナログの指令電圧調整回路１３０、１４０のオフセットおよびゲインの可変抵抗によってベース放電および最大注入電力を調整していた。このため、調整量を管理することができなかった。また、オフセットおよびゲインの調整作業は指令電圧調整回路１３０、１４０のバラツキの影響を受けやすく、レーザ電源１１０、１２０を交換するたびに、ベース放電および最大注入電力を調整する必要があった。
【００５４】
しかしながら、本発明においてはオフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇをデジタル値として管理している。このため、操作者の熟練度により調整作業に差が出ることなしに、高精度で調整作業を行うことができる。
【００５５】
また、レーザ電源１１、１２を故障などにより交換した場合であっても、各レーザ電源１１、１２の負荷であるマッチングユニット１５、１６、放電管２１、２２、補助電極３１、３２は変わらない。このため、記憶部４０が予め記憶しているオフセット指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇの値を用いれば、レーザ電源の調整作業自体を行う必要がない。従って、本発明においては、レーザ発振器２０を安全かつ迅速に立上げることが可能となる。それゆえ、本発明においては、調整ミスに基づく、ワークの加工不良や、レーザ電源、マッチングユニット、および放電管の破損を回避することができる。
【００５６】
さらに、本発明では、複数、例えば三つ以上のレーザ電源を備えている場合であっても、（１）バイアス指令Ｃｂ（12bit）、（２）出力指令Ｃｏ（12bit）、（３）オフセット指令Ｃｓ・ゲイン指令Ｃｇ（12bit）および指定信号のみのデータ数で足りるので、複数のレーザ電源をデータ数の上限値に縛られることなく容易に指令することが可能である。
【００５７】
このとき、０００→００１→０１０→０１１…のように指定番号を順次切替えながらゲイン指令Ｃｓおよびゲイン指令Ｃｇを所定の制御周期毎に送信している。つまり、或る制御周期においては、一つの指定信号に対応するゲイン指令Ｃｓまたはゲイン指令Ｃｇのみが送信されることになる。従って、単一のレーザ電源のみを調整する場合と複数のレーザ電源を調整する場合とで、調整時間は変わらず、同じ調整時間で調整作業を完了することができる。
【００５８】
さらに、負荷が変化した場合、例えば放電管２１、２２内のレーザガスの圧力の設定を変更した場合であっても、負荷に応じたオフセット指令およびゲイン指令を予め記憶しておくことにより、レーザ電源の負荷の変化にも自動的に対応することが可能である。
【符号の説明】
【００５９】
５ ＣＮＣ（指令作成部）
１０ 出力指令装置（指令装置）
１１、１２ レーザ電源
１５、１６ マッチングユニット
２０ レーザ発振器
２１、２２ 放電管
２３、２４ 電極
２５ レーザガス循環路
２６ ターボブロワ
２７、２８ 熱交換器
２９ リア鏡
３０ 出力鏡
３１、３２ 補助電極
３５ 通信ＩＣ
３６ 分離部
３７ 送信部
３８ 加算調整部
３９ 乗算調整部
４０ 記憶部
４４ａ〜４４ｆ Ｄ／Ａ変換部
４５ データセレクタ
４６ａ〜４６ｄ 加算回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の放電管とこれら複数の放電管に対応した複数の電極とを有するガスレーザ発振器における複数のレーザ電源の指令装置において、
前記複数のレーザ電源に対する指令を作成する指令作成部と、
該指令作成部により作成された指令をバイアス指令、出力指令、オフセット指令およびゲイン指令とに分離する分離部とを具備し、前記バイアス指令および出力指令は前記複数のレーザ電源に対して共通であり、前記オフセット指令およびゲイン指令は前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管に少なくとも応じて定まり、
さらに、
前記複数のレーザ電源に対して共通の前記バイアス指令および前記出力指令を前記複数のレーザ電源のそれぞれに送信すると共に、前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管に少なくとも応じて定まる前記オフセット指令および前記ゲイン指令を前記複数のレーザ電源のそれぞれに対応してシリアルで送信する送信部とを具備する、レーザ発振器における指令装置。
【請求項２】
前記送信部は、前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管および前記電極のうちの少なくとも一方応じて定まる前記オフセット指令を前記複数のレーザ電源に対して共通の前記バイアス指令に加算して前記レーザ発振器におけるベース放電を調整する加算調整部と、
前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管に少なくとも応じて定まる前記ゲイン指令を前記複数のレーザ電源に対して共通の前記出力指令に乗算して前記レーザ発振器における最大注入電力を調整する乗算調整部と、を含む、請求項１に記載のレーザ発振器における指令装置。
【請求項３】
前記レーザ発振器は、前記複数のレーザ電源のそれぞれと前記レーザ発振器との間に配置された複数のマッチングユニットと、前記複数の電極のそれぞれに隣接して配置された補助電極とを含んでおり、
前記オフセット指令および前記ゲイン指令は、前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管、前記放電管の圧力、前記マッチングユニットおよび前記補助電極のうちの少なくとも一つに応じて定まるようにした請求項１に記載のレーザ発振器における指令装置。
【請求項１】
複数の放電管とこれら複数の放電管に対応した複数の電極とを有するガスレーザ発振器における複数のレーザ電源の指令装置において、
前記複数のレーザ電源に対する指令を作成する指令作成部と、
該指令作成部により作成された指令をバイアス指令、出力指令、オフセット指令およびゲイン指令とに分離する分離部とを具備し、前記バイアス指令および出力指令は前記複数のレーザ電源に対して共通であり、前記オフセット指令およびゲイン指令は前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管に少なくとも応じて定まり、
さらに、
前記複数のレーザ電源に対して共通の前記バイアス指令および前記出力指令を前記複数のレーザ電源のそれぞれに送信すると共に、前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管に少なくとも応じて定まる前記オフセット指令および前記ゲイン指令を前記複数のレーザ電源のそれぞれに対応してシリアルで送信する送信部とを具備する、レーザ発振器における指令装置。
【請求項２】
前記送信部は、前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管および前記電極のうちの少なくとも一方応じて定まる前記オフセット指令を前記複数のレーザ電源に対して共通の前記バイアス指令に加算して前記レーザ発振器におけるベース放電を調整する加算調整部と、
前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管に少なくとも応じて定まる前記ゲイン指令を前記複数のレーザ電源に対して共通の前記出力指令に乗算して前記レーザ発振器における最大注入電力を調整する乗算調整部と、を含む、請求項１に記載のレーザ発振器における指令装置。
【請求項３】
前記レーザ発振器は、前記複数のレーザ電源のそれぞれと前記レーザ発振器との間に配置された複数のマッチングユニットと、前記複数の電極のそれぞれに隣接して配置された補助電極とを含んでおり、
前記オフセット指令および前記ゲイン指令は、前記複数のレーザ電源のそれぞれの前記放電管、前記放電管の圧力、前記マッチングユニットおよび前記補助電極のうちの少なくとも一つに応じて定まるようにした請求項１に記載のレーザ発振器における指令装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１３−２６２７１（Ｐ２０１３−２６２７１Ａ）
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１５６６８９（Ｐ２０１１−１５６６８９）
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（３９０００８２３５）ファナック株式会社 (1,110)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年７月１５日（２０１１．７．１５）
【出願人】（３９０００８２３５）ファナック株式会社 (1,110)
【Ｆターム（参考）】
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