JPH11261146A - レーザパワー安定化装置 - Google Patents
レーザパワー安定化装置Info
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- JPH11261146A JPH11261146A JP10059804A JP5980498A JPH11261146A JP H11261146 A JPH11261146 A JP H11261146A JP 10059804 A JP10059804 A JP 10059804A JP 5980498 A JP5980498 A JP 5980498A JP H11261146 A JPH11261146 A JP H11261146A
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- Japan
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- laser power
- pulse energy
- laser beam
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 炭酸ガスレーザを用いたレーザ加工機におい
て、高能率にしかも精度よくレーザパワーを安定化す
る。 【解決手段】 レーザパワー測定用センサ１４は炭酸ガ
スレーザからのレーザ光を受けレーザ光の光強度を表す
光強度信号を検出する。センサ信号処理部１５では光強
度信号を積分してパルスエネルギー計測値を得る。この
際、センサ信号処理部内の積分器は炭酸ガスレーザの発
振周波数に同期してリセットされる。判定部１６では予
め設定されたパルスエネルギー基準値とパルスエネルギ
ー計測値とを比較してその偏差を求めこの偏差に応じて
炭酸ガスレーザの印加電圧を制御してレーザパワーを調
整する。
て、高能率にしかも精度よくレーザパワーを安定化す
る。 【解決手段】 レーザパワー測定用センサ１４は炭酸ガ
スレーザからのレーザ光を受けレーザ光の光強度を表す
光強度信号を検出する。センサ信号処理部１５では光強
度信号を積分してパルスエネルギー計測値を得る。この
際、センサ信号処理部内の積分器は炭酸ガスレーザの発
振周波数に同期してリセットされる。判定部１６では予
め設定されたパルスエネルギー基準値とパルスエネルギ
ー計測値とを比較してその偏差を求めこの偏差に応じて
炭酸ガスレーザの印加電圧を制御してレーザパワーを調
整する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】レーザ加工機におけるレーザ
パワーを安定化するための安定化装置に関し、特に、Ｃ
Ｏ2 （炭酸ガス）レーザ加工機に用いられるレーザパワ
ー安定化装置に関する。
パワーを安定化するための安定化装置に関し、特に、Ｃ
Ｏ2 （炭酸ガス）レーザ加工機に用いられるレーザパワ
ー安定化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、炭酸ガスレーザ等を加工用レー
ザとして用いたレーザ加工機では、光学系の劣化、レー
ザ発振器の経年変化、及び周囲温度等の環境変化によっ
て、レーザパワーに変動が発生する。そして、このよう
なレーザパワーの変動が発生すると、レーザ加工後の製
品の加工形状を所定の加工形状とすることが難しくなっ
てしまう。つまり、レーザパワーの変動は製品の加工形
状に直接影響する。
ザとして用いたレーザ加工機では、光学系の劣化、レー
ザ発振器の経年変化、及び周囲温度等の環境変化によっ
て、レーザパワーに変動が発生する。そして、このよう
なレーザパワーの変動が発生すると、レーザ加工後の製
品の加工形状を所定の加工形状とすることが難しくなっ
てしまう。つまり、レーザパワーの変動は製品の加工形
状に直接影響する。
【０００３】このため、従来は、オペレータが製品の加
工状態を実際に確認して、この確認結果に基づいて、オ
ペレータが手動で加工用レーザへの印加電圧を調整し
て、レーザパワーの変動を抑えている。
工状態を実際に確認して、この確認結果に基づいて、オ
ペレータが手動で加工用レーザへの印加電圧を調整し
て、レーザパワーの変動を抑えている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来の
レーザ加工機では、オペレータが製品の加工状態を確認
して、確認結果に基づいてレーザパワーを調整している
から、つまり、手動でレーザパワーを調整しているか
ら、精度よくレーザパワーを調整することができず、レ
ーザパワーの調整に時間がかかってしまうという問題点
がある。このため、従来のレーザ加工機では、精度よく
被加工物を加工することが難しく、加工後の製品にばら
つきが発生しやすい。
レーザ加工機では、オペレータが製品の加工状態を確認
して、確認結果に基づいてレーザパワーを調整している
から、つまり、手動でレーザパワーを調整しているか
ら、精度よくレーザパワーを調整することができず、レ
ーザパワーの調整に時間がかかってしまうという問題点
がある。このため、従来のレーザ加工機では、精度よく
被加工物を加工することが難しく、加工後の製品にばら
つきが発生しやすい。
【０００５】本発明の目的は高能率にしかも精度よくレ
ーザパワーを安定化することのできるレーザパワー安定
化装置を提供することにある。
ーザパワーを安定化することのできるレーザパワー安定
化装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、レーザ
加工機とともに用いられ前記レーザ加工機のレーザパワ
ーを安定化させるためのレーザパワー安定化装置であっ
て、前記レーザ加工機からのレーザ光を受け該レーザ光
の光強度を表す光強度信号を検出するセンサと、該光強
度信号を所定の時間で積分してパルスエネルギー計測値
を得る処理部と、予め設定されたパルスエネルギー基準
値と前記パルスエネルギー計測値とを比較してその偏差
を求め該偏差に応じて前記レーザ加工機のレーザパワー
を調整する判定部とを有することを特徴とするレーザパ
ワー安定化装置が得られる。
加工機とともに用いられ前記レーザ加工機のレーザパワ
ーを安定化させるためのレーザパワー安定化装置であっ
て、前記レーザ加工機からのレーザ光を受け該レーザ光
の光強度を表す光強度信号を検出するセンサと、該光強
度信号を所定の時間で積分してパルスエネルギー計測値
を得る処理部と、予め設定されたパルスエネルギー基準
値と前記パルスエネルギー計測値とを比較してその偏差
を求め該偏差に応じて前記レーザ加工機のレーザパワー
を調整する判定部とを有することを特徴とするレーザパ
ワー安定化装置が得られる。
【０００７】前記レーザ加工機は炭酸ガスレーザを備え
ており、前記所定の時間は前記炭酸ガスレーザの発振周
波数に基づいて決定された時間であり、前記処理部内の
積分器は前記発振周波数に同期してリセットされる。ま
た、前記予め設定されたパルスエネルギー基準値は良好
なレーザ加工が行われた際のパルスエネルギーに基づい
て設定されている。
ており、前記所定の時間は前記炭酸ガスレーザの発振周
波数に基づいて決定された時間であり、前記処理部内の
積分器は前記発振周波数に同期してリセットされる。ま
た、前記予め設定されたパルスエネルギー基準値は良好
なレーザ加工が行われた際のパルスエネルギーに基づい
て設定されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下本発明について図面を参照し
て説明する。
て説明する。
【０００９】図１を参照して、図示のレーザ加工機で
は、加工用レーザとして炭酸ガスレーザ１１が用いられ
ている。炭酸ガスレーザ１１に対向してレーザ光分岐装
置１２が配設されており、炭酸ガスレーザ１１から出力
されたレーザ光はレーザ光分岐装置１２で分岐され、加
工対象（被加工物）１３に照射される。一方、レーザ光
分岐装置１２で分岐されたレーザ光はレーザパワー安定
化装置に与えられる。
は、加工用レーザとして炭酸ガスレーザ１１が用いられ
ている。炭酸ガスレーザ１１に対向してレーザ光分岐装
置１２が配設されており、炭酸ガスレーザ１１から出力
されたレーザ光はレーザ光分岐装置１２で分岐され、加
工対象（被加工物）１３に照射される。一方、レーザ光
分岐装置１２で分岐されたレーザ光はレーザパワー安定
化装置に与えられる。
【００１０】レーザ光分岐装置１２は、例えば、ビーム
スプリッタであり、ここでは、炭酸ガスレーザ１１から
出力されるレーザ光の１％程度をレーザパワー安定化装
置側に分岐する。
スプリッタであり、ここでは、炭酸ガスレーザ１１から
出力されるレーザ光の１％程度をレーザパワー安定化装
置側に分岐する。
【００１１】レーザパワー安定化装置はレーザパワー測
定用センサ１４、センサ信号処理部１５、判定部１６、
及び基準値設定部１７を備えており、後述するように、
判定部１６からの印加電圧設定値によって炭酸ガスレー
ザ１１の印加電圧が設定される。
定用センサ１４、センサ信号処理部１５、判定部１６、
及び基準値設定部１７を備えており、後述するように、
判定部１６からの印加電圧設定値によって炭酸ガスレー
ザ１１の印加電圧が設定される。
【００１２】炭酸ガスレーザ１１からのレーザ光はレー
ザパワー測定用センサ１４に与えられる。レーザパワー
測定用センサ１４は、例えば、ＩＲディテクタ（ＩＲ検
出器）であり、ＩＲディテクタは、固体に電場をかけた
状態で光があたると、固体の抵抗値が減少する光導電効
果を利用したものであり、ここでは、炭酸ガスレーザ光
（波長１０．６μｍ）が入射されると、ＩＲディテクタ
はレーザ光強度を高速に光電変換して、レーザ光強度を
表す電圧信号として出力する。
ザパワー測定用センサ１４に与えられる。レーザパワー
測定用センサ１４は、例えば、ＩＲディテクタ（ＩＲ検
出器）であり、ＩＲディテクタは、固体に電場をかけた
状態で光があたると、固体の抵抗値が減少する光導電効
果を利用したものであり、ここでは、炭酸ガスレーザ光
（波長１０．６μｍ）が入射されると、ＩＲディテクタ
はレーザ光強度を高速に光電変換して、レーザ光強度を
表す電圧信号として出力する。
【００１３】上記の電圧信号はセンサ信号処理部１５に
与えられる。パルスレーザを用いたレーザ加工では、そ
の加工形状は、レーザ光強度よりもレーザのパルス当り
のエネルギーに依存するから、加工形状を安定化させる
ためには、つまり、レーザパワーを安定化させるために
は、レーザ光強度を表す電圧信号をパルスエネルギーに
対応する信号に変換する必要がある。そして、パルスエ
ネルギーはレーザのパルス毎にレーザ光強度を時間で積
分したもので表される。
与えられる。パルスレーザを用いたレーザ加工では、そ
の加工形状は、レーザ光強度よりもレーザのパルス当り
のエネルギーに依存するから、加工形状を安定化させる
ためには、つまり、レーザパワーを安定化させるために
は、レーザ光強度を表す電圧信号をパルスエネルギーに
対応する信号に変換する必要がある。そして、パルスエ
ネルギーはレーザのパルス毎にレーザ光強度を時間で積
分したもので表される。
【００１４】加えて、炭酸ガスレーザ１１はそのレーザ
光のパルス幅が１０μ秒以下と極めて短いのに対して、
その発振周波数は３００乃至５００Ｈｚである。このた
め、パルス毎にそのエネルギーを計測するためには、レ
ーザパワー測定用センサ１４の出力信号（レーザ光強度
を表す電圧信号）を変換する際、発振周波数に同期させ
る必要がある。従って、高速処理を実現させるため、セ
ンサ信号処理部１５はアナログ回路で構成された積分器
を備えており、さらに、レーザ光のパルス毎に計測を行
うため、センサ信号処理部１５は発振周波数に同期した
タイミングで積分器をリセットさせる機能を備えてい
る。
光のパルス幅が１０μ秒以下と極めて短いのに対して、
その発振周波数は３００乃至５００Ｈｚである。このた
め、パルス毎にそのエネルギーを計測するためには、レ
ーザパワー測定用センサ１４の出力信号（レーザ光強度
を表す電圧信号）を変換する際、発振周波数に同期させ
る必要がある。従って、高速処理を実現させるため、セ
ンサ信号処理部１５はアナログ回路で構成された積分器
を備えており、さらに、レーザ光のパルス毎に計測を行
うため、センサ信号処理部１５は発振周波数に同期した
タイミングで積分器をリセットさせる機能を備えてい
る。
【００１５】ここで図２及び図３を参照して、いま、レ
ーザパワー測定用センサ１４の出力信号（レーザ光強度
を表す電圧信号）が図２に示す波形を有しているとす
る。図２において、波形の高さがレーザ光の強度に対応
しており、斜線で示した部分の面積（積分値）がパルス
のエネルギーを示している。
ーザパワー測定用センサ１４の出力信号（レーザ光強度
を表す電圧信号）が図２に示す波形を有しているとす
る。図２において、波形の高さがレーザ光の強度に対応
しており、斜線で示した部分の面積（積分値）がパルス
のエネルギーを示している。
【００１６】図３（ａ）に示すタイミングで、炭酸ガス
レーザ１１からレーザ光が出力されるとすると、レーザ
パワー測定用センサ１４からは、図３（ｂ）に示すタイ
ミングでレーザ光強度を示す電圧信号が出力される。セ
ンサ信号処理部１５では積分器でレーザ光強度を示す電
圧信号を積分してパルスエネルギーとして出力される。
前述のように、この積分器は発振周波数に同期してリセ
ットされる。そして、センサ信号処理部１５からのパル
スエネルギー（以下パルスエネルギー実測値と呼ぶ）は
判定部１６に与えられる。
レーザ１１からレーザ光が出力されるとすると、レーザ
パワー測定用センサ１４からは、図３（ｂ）に示すタイ
ミングでレーザ光強度を示す電圧信号が出力される。セ
ンサ信号処理部１５では積分器でレーザ光強度を示す電
圧信号を積分してパルスエネルギーとして出力される。
前述のように、この積分器は発振周波数に同期してリセ
ットされる。そして、センサ信号処理部１５からのパル
スエネルギー（以下パルスエネルギー実測値と呼ぶ）は
判定部１６に与えられる。
【００１７】判定部１６には基準値設定部１７からパル
スエネルギー基準値が与えられており、判定部１６はパ
ルスエネルギー実測値とパルスエネルギー基準値とに基
づいて印加電圧設定値を求める。
スエネルギー基準値が与えられており、判定部１６はパ
ルスエネルギー実測値とパルスエネルギー基準値とに基
づいて印加電圧設定値を求める。
【００１８】図４も参照して、基準値設定部１７は、レ
ーザパルスの良否を判定するための各加工対象に応じた
望ましいパルスエネルギーの基準値を設定するためのも
のであり、具体的には、実際に良好なレーザ加工が行わ
れた際の状態を記録して、この記録値に基づいてレーザ
加工に最適なパルスエネルギーの範囲を求めてパルスエ
ネルギー基準値とする。
ーザパルスの良否を判定するための各加工対象に応じた
望ましいパルスエネルギーの基準値を設定するためのも
のであり、具体的には、実際に良好なレーザ加工が行わ
れた際の状態を記録して、この記録値に基づいてレーザ
加工に最適なパルスエネルギーの範囲を求めてパルスエ
ネルギー基準値とする。
【００１９】判定部１６では、炭酸ガスレーザ１１が発
振しているか否かを判定して（ステップＳ１）、発振し
ていると判定すると、センサ信号処理部１５からパルス
エネルギー実測値を入力して（ステップＳ２）、バッフ
ァにセーブする（ステップＳ３）。そして、バッファに
セーブされたパルスエネルギー実測値が予め定められた
設定データ数になったか否かを判定する（ステップＳ
４）。つまり、炭酸ガスレーザの出力にはパルス毎にば
らつきが存在するため、パルス毎の比較を行わず、例え
ば、数分乃至数十分の間の所定数を用いて比較を行うた
め、ステップＳ３を行う。
振しているか否かを判定して（ステップＳ１）、発振し
ていると判定すると、センサ信号処理部１５からパルス
エネルギー実測値を入力して（ステップＳ２）、バッフ
ァにセーブする（ステップＳ３）。そして、バッファに
セーブされたパルスエネルギー実測値が予め定められた
設定データ数になったか否かを判定する（ステップＳ
４）。つまり、炭酸ガスレーザの出力にはパルス毎にば
らつきが存在するため、パルス毎の比較を行わず、例え
ば、数分乃至数十分の間の所定数を用いて比較を行うた
め、ステップＳ３を行う。
【００２０】ステップＳ４において、パルスエネルギー
実測値の数が設定データ数になると、判定部１６では統
計的処理を行って（例えば、パルスエネルギー実測値を
平均する）、パルスエネルギー平均値を求める（ステッ
プＳ５）。基準値設定部１７からは与えられたパルスエ
ネルギー基準値とパルスエネルギー平均値とのを比較し
て（ステップＳ６）、その偏差を求める。次に、この偏
差に応じて印加電圧設定値を決定する（ステップＳ
７）。そして、この印加電圧設定値は炭酸ガスレーザ１
１に与えられる。炭酸ガスレーザ１１は印加電圧設定値
に応じたレーザパワーを出力することになる。ステップ
Ｓ７が終了すると再びステップＳ１に戻る。
実測値の数が設定データ数になると、判定部１６では統
計的処理を行って（例えば、パルスエネルギー実測値を
平均する）、パルスエネルギー平均値を求める（ステッ
プＳ５）。基準値設定部１７からは与えられたパルスエ
ネルギー基準値とパルスエネルギー平均値とのを比較し
て（ステップＳ６）、その偏差を求める。次に、この偏
差に応じて印加電圧設定値を決定する（ステップＳ
７）。そして、この印加電圧設定値は炭酸ガスレーザ１
１に与えられる。炭酸ガスレーザ１１は印加電圧設定値
に応じたレーザパワーを出力することになる。ステップ
Ｓ７が終了すると再びステップＳ１に戻る。
【００２１】なお、判定部１６及び基準値設定部１７に
はデータを記録するための機能及びメモリ、ディスク等
の記憶装置が必要であり、例えば、マイコン及びＡ／
Ｄ、Ｄ／Ａ、ＤＩＯ等のインターフェースを備えた計算
機上に実現される。
はデータを記録するための機能及びメモリ、ディスク等
の記憶装置が必要であり、例えば、マイコン及びＡ／
Ｄ、Ｄ／Ａ、ＤＩＯ等のインターフェースを備えた計算
機上に実現される。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明ではレーザ
出力のパルスエネルギーを計測して、予め定められた基
準値と計測値とを比較して、その比較結果に応じてレー
ザパワーを調整するようにしたので、自動的な高能率に
しかも精度よくレーザパワーを安定化することのできる
という効果がある。
出力のパルスエネルギーを計測して、予め定められた基
準値と計測値とを比較して、その比較結果に応じてレー
ザパワーを調整するようにしたので、自動的な高能率に
しかも精度よくレーザパワーを安定化することのできる
という効果がある。
【図１】本発明によるレーザパワー安定化装置の一例を
示すブロック図である。
示すブロック図である。
【図２】図１に示すレーザパワー測定用センサからの出
力波形を示す図である。
力波形を示す図である。
【図３】図１に示すセンサ信号処理部の動作を説明する
ための図であり、（ａ）はレーザ発振のタイミングを示
す図、（ｂ）はレーザパワー測定用センサの出力（レー
ザ光強度）を示す図、（ｃ）はセンサ信号処理部の出力
（パルスエネルギー）を示す図である。
ための図であり、（ａ）はレーザ発振のタイミングを示
す図、（ｂ）はレーザパワー測定用センサの出力（レー
ザ光強度）を示す図、（ｃ）はセンサ信号処理部の出力
（パルスエネルギー）を示す図である。
【図４】図１に示す判定部の動作を説明するためのフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【符号の説明】 １１ 炭酸ガス（ＣＯ2 ）レーザ １２ レーザ光分岐装置（ビームスプリッタ） １３ 加工対象（被加工物） １４ レーザパワー測定用センサ １５ センサ信号処理部 １６ 判定部 １７ 基準値設定部
Claims (5)
- 【請求項１】 レーザ加工機とともに用いられ前記レー
ザ加工機のレーザパワーを安定化させるためのレーザパ
ワー安定化装置であって、前記レーザ加工機からのレー
ザ光を受け該レーザ光の光強度を表す光強度信号を検出
するセンサと、該光強度信号を所定の時間で積分してパ
ルスエネルギー計測値を得る処理部と、予め設定された
パルスエネルギー基準値と前記パルスエネルギー計測値
とを比較してその偏差を求め該偏差に応じて前記レーザ
加工機のレーザパワーを調整する判定部とを有すること
を特徴とするレーザパワー安定化装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載されたレーザパワー安定
化装置において、前記レーザ加工機は炭酸ガスレーザを
備えており、該炭酸ガスレーザから前記レーザ光を出力
するようにしたことを特徴とするレーザパワー安定化装
置。 - 【請求項３】 請求項２に記載されたレーザパワー安定
化装置において、前記レーザ光を被加工物に照射すると
ともに前記センサに分岐する分岐手段が備えられている
ことを特徴とするレーザパワー安定化装置。 - 【請求項４】 請求項２又は３に記載されたレーザパワ
ー安定化装置において、前記所定の時間は前記炭酸ガス
レーザの発振周波数に基づいて決定された時間であり、
前記処理部は前記発振周波数に同期して積分器がリセッ
トされるようにしたことを特徴とするレーザパワー安定
化装置。 - 【請求項５】 請求項２又は３に記載されたレーザパワ
ー安定化装置において、前記予め設定されたパルスエネ
ルギー基準値は良好なレーザ加工が行われた際のパルス
エネルギーに基づいて設定されていることを特徴とする
レーザパワー安定化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10059804A JPH11261146A (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | レーザパワー安定化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10059804A JPH11261146A (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | レーザパワー安定化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11261146A true JPH11261146A (ja) | 1999-09-24 |
Family
ID=13123823
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10059804A Pending JPH11261146A (ja) | 1998-03-11 | 1998-03-11 | レーザパワー安定化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11261146A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| KR20150058358A (ko) | 2012-10-16 | 2015-05-28 | 후루카와 덴키 고교 가부시키가이샤 | 레이저 장치 |
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-
1998
- 1998-03-11 JP JP10059804A patent/JPH11261146A/ja active Pending
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