控制激光电源的调整电平的气体激光振荡器的制造方法

控制激光电源的调整电平的气体激光振荡器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种控制激光电源的调整电平的气体激光振荡器。
【背景技术】
[0002]为了进行高等级的钻孔加工和稳定的切断加工，使用高频放电激励气体激光振荡器。气体激光振荡器主要包括激光气体进行循环的多个放电管、与多个放电管对应地配置而使得用于放电激励激光气体的主放电开始的多个主放电电极以及与多个主放电电极相邻地配置而使得在比主放电开始的输出要低的状态下在上述激光气体中开始辅助放电的多个辅助电极。
[0003]在此，图3A?图3C是表示指令电压和放电管电压之间的关系X的图。在这些图中，横轴表示向激光电源的指令电压，纵轴表示放电管的电压。
[0004]在图3A中，放电管电压从OkV到点P急剧地线性增加，如果到达点P，则平缓地线性增加。该点P与主放电消除电平Vl对应，如果放电管电压比该值小，则主放电消除。如果放电管电压超过主放电消除电平Vl，则主放电开始并输出激光。从图3A可知，辅助放电消除电平V2比主放电消除电平Vl小。
[0005]在此，将在激光输出为OW的状态下维持辅助放电所需要的指令称为基础放电指令。在图3A中，在与主放电消除电平Vl和辅助放电消除电平V2之间对应的区域Zl中，调整基础放电指令。另外，将与气体激光振荡器所要求的激光功率对应地确定的激光输出指令与基础放电指令相加，从输出指令装置输出到激光电源。
[0006]如果气体激光振荡器冷却，例如激光气体温度从7°C成为47°C左右，则如在图3B中用虚线所示的那样，关系X向上方向偏移，伴随于此，主放电消除电平Vl和辅助放电消除电平V2也分别上升到主放电消除电平Vlmax和辅助放电消除电平V2max。因此，在将基础放电指令设定为辅助放电消除电平V2的情况下，辅助放电有可能消除。
[0007]如果在这样的状态下，提高向激光电源的指令电压，则有可能发生激光电源和放电负荷之间的电阻不匹配的情况。其结果是向放电管施加过大的电压，并且在激光电源中流过过大的电流，放电管和激光电源有可能破损。
[0008]与此相对，如果加热气体激光振荡器，例如激光气体温度成为127°C以上，则如在图3C中用点划线所示的那样，关系X向下方向偏移，伴随于此，主放电消除电平Vl和辅助放电消除电平V2分别下降到主放电消除电平Vlmin和辅助放电消除电平V2min。因此，在主放电消除电平Vl下降到主放电消除电平Vlmin的情况下，即使进行控制使得激光输出成为0W，主放电也不消除。
[0009]如果在这样的状态下，打开在气体激光振荡器的输出镜的前方所具备的机械式快门，则有可能输出工件所不需要的激光而工件表面破损。通常，机械式快门的开闭速度比较慢为数秒左右，因此，对基础放电的调整电平进行设定使得不会产生这样的加工不良。将这样的基础放电的调整电平的设定称为电气快门。在日本专利第3157470号公报和日本特开昭58-155643号公报中也公开了电气快门。
[0010]但是，用于维持辅助放电的调整电平和用于实现电气快门的调整电平具有相互相反关系。因此，难以在气体激光振荡器冷却的状态下也维持辅助放电，同时在加热气体激光振荡器的状态下也实现电气快门。
[0011]另外，在日本专利第3157470号公报中，在激光输出指令为O的瞬间，必须使基础放电指令降低规定值。进而，从CNC向通信用IC发送的激光输出指令和基础放电指令非同步，并且各自的处理电路的延迟时间也不同。因此，需要用于取得同步的电路、例如门闩电路，成本增加、用于控制的软件的处理也变得复杂。
[0012]进而，在激光输出指令和基础放电指令之间没有取得完全同步的情况下，指令变得不连续，其结果是有可能发生工件的加工不良。另外，在日本专利第3157470号公报中，通过使基础放电指令下降预定值，实现了电气快门。因此，根据下降量和时间的设定，也有可能存在无法得到电气快门的效果的情况、辅助放电消除。
[0013]进而，在日本特开昭58-155643号公报的结构中，设置主放电用的电源和辅助电极用的电源，独立地控制它们。在该情况下，必须另外准备辅助电极用的电源，存在费用增加的问题。
[0014]本发明就是鉴于这样的情况而提出的，其目的在于:低费用地提供一种气体激光振荡器，其能够在冷却的状态下也维持辅助放电、同时在加热的状态下也能实现电气快门

【发明内容】

[0015]为了达到上述的目的，根据第一个形式，提供一种气体激光振荡器，其具备:激光气体进行循环的多个放电管；主放电电极，其与该多个放电管对应地配置，使得用于放电激励上述激光气体的主放电开始；辅助电极，其与该多个主放电电极相邻地配置，使得在比上述主放电开始的输出低的状态下在上述激光气体中开始辅助放电；输出镜，其输出在上述多个放电管中振动产生的激光；机械式快门，其切断来自该输出镜的激光输出，其中，用于在激光输出为O的状态下维持上述辅助放电的基础放电指令在上述机械式快门关闭时被设定为第一指令值，在上述机械式快门打开时被设定为比上述第一指令值小的第二指令值。
[0016]根据第二个形式，在第一形式中，上述第一指令值是主放电消除电平的最大值和最小值之间的值，上述第二指令值是主放电消除电平的最小值和辅助放电消除电平的最大值之间的值。
[0017]根据附图所示的本发明的典型实施方式的详细说明，能够进一步了解本发明的这些目的、特征和优点、以及其他目的、特征和优点。
【附图说明】
[0018]图1是基于本发明的气体激光振荡器的简图。
[0019]图2是基于本发明的气体激光振荡器的机械式快门和基础放电指令的时序图。
[0020]图3A是表示向激光电源的指令电压和放电管电压之间的关系的图。
[0021]图3B是表示气体激光振荡器冷却的状态下向激光电源的指令电压和放电管电压之间的关系的其他图。
[0022]图3C是表示气体激光振荡器加热的状态下向激光电源的指令电压和放电管电压之间的关系的图。
【具体实施方式】
[0023]以下，参照【附图说明】本发明的实施方式。在以下的附图中，对相同的构件附加相同的参照符号。为了容易理解，这些附图适当地变更了比例尺。
[0024]图1是基于本发明的气体激光振荡器的概要图。本发明的气体激光振荡器20是作为放电激励型的输出比较高的气体激光振荡器。为了在未图示的激光加工装置中加工工件(未图示)而使用从气体激光振荡器20输出的激光。
[0025]如图示那样，气体激光振荡器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与激光气压控制系统33连接，在激光气压控制系统33中通过供给、排出激光气体，来控制激光气体循环路径25的压力。
[0026]另外，在激光气体循环路径25中配置有涡轮鼓风机26，在涡轮鼓风机26的上游和下游分别配置有热交换器27、28。进而，气体激光振荡器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、特别是放电管21、22内的激光气体等被适当地冷却。
[0027]如图1所不，在一个放电管21的一端设置有部分反射镜的后镜29 (共振器内部反射镜)，在另一个放电管2 2的另一端设置有部分反射镜的输出镜30。输出镜30由ZnSe形成，对输出镜30的内面进行部分反射涂层，并且对输出镜30的外面进行反射防止涂层。另夕卜，在后镜6的背面配置有激光功率传感器36。
[0028]上述的2个放电管21、22位于后镜29和输出镜30之间的光共振空间内。各放电管21、22分别被一对主放电电极23、24夹住。对这些主放电电极23、24铺覆金属，或者安装金属构件。主放电电极23、24使得用于对激光气体进行放电激励的主放电开始。
[0029]进而，在激光气体从主放电电极23、24向各放电管21、22的上游侧分别配置有辅助电极31、32。这些辅助电极31、32在比主放电开始的输出低的状态下在上述激光气体中开始辅助放电。
[0030]经由匹配单元向辅助电极31、32和放电管21、22的主放电电极23、24施加相同的电压。辅助电极31、32的辅助放电通常以比向主放电电极23、24施加的电压低的电压进行放电，因此即使在主放电电极23、23之间的主放电消除的情况下，也维持辅助放电。在这样维持辅助放电的情况下，即使向激光电源的指令急剧的提高，也能够避免放电管电压过剩地上升，防止激光电源的破损。
[0031]如图1所示，主放电电极23、24和辅助电极31、32分别经由匹配单元15、16与激光电源11、12连接。2个激光电源11、12与共通的输出指令装置10连接。进而，输出指令装置10与CNC5连接。另外，激光功率传感器36也与输出指令装置10连接，其检测值被供给到输出指令装置10。
[0032]进而，如图1所示，在输出镜30的前方，配置有机械式快门。在从输出镜30输出激光时，输出指令装置10使机械式快门35打开，由此，激光能够到达工件(未图示)而对工件进行加工。在不从输出镜30输出激光时，输出指令装置10关闭机械式快门35。输出指令装置10根据CNC5的动作程序的内容来判断机械式快门35的开闭定时。
[0033]图2是基于本发明的气体激光振荡器的机械式快门和基础放电指令的时序图。以下，参照图2和上述图3A?图3C说明本发明的气体激光振荡器20的动作。
[0034]在输出指令装置10根据动作程序的内容判断为当前不应该进行激光加工的情况下，机械式快门35成为关闭状态。在机械式快门35关闭时，不输出激光，因此推测为气体激光振荡器20的温度比较低。因此，如图3B所示，主放电消除电平Vl上升到主放电消除电平Vlmax0
[0035]因此，在该情况下，将基础放电指令V设定为主放电消除电平Vlmax和主放电消除电平Vlmin之间的规定的第一指令值Al。如根据图2等可知的那样，主放电消除电平Vlmin比辅助放电消除电平V2max大。因此，如果将基础放电指令V设定为第一指令值Al，则即使在气体激光振荡器20冷却的状态下，也能够保持富余地确保辅助放电，能够防止辅助放电消除。当然，在未图示的实施方式中，第一指令值Al也可以是主放电消除电平Vlmax和辅助放电消除电平V2max之间的值。
[0036]另外，在输出指令装置10判断为当前应该进行激光加工的情况下，打开机械式快门35，从气体激光振荡器20输出激光而对工件(未图不)进行加工。在机械式快门35打开时，输出激光，因此推测为气体激光振荡器20的温度比较高。因此，如图3C所示，主放电消除电平Vl下降到主放电消除电平Vlmin。
[0037]因此，在该情况下，将基础放电指令V设定为主放电消除电平Vlmin和辅助放电消除电平V2max之间的预定的第二指令值A2。第二指令值A2比上述第一指令值Al小。因此，如果将基础放电指令V设定为第二指令值A2，则即使在加热气体激光振荡器20的状态下，也能够确实地实现电气快门。
[0038]这样，在本发明中，在机械式快门35关闭时、即不进行激光加工时，将基础放电指令V设定为第一指令值Al，在机械式快门35打开时、即进行激光加工时，将基础放电指令V设定为第二指令值A2。因此，在气体激光振荡器20冷却的状态下也能够维持辅助放电，在气体激光振荡器20加热的状态下也能够实现电气快门而防止发生加工不良。
[0039]进而，在本发明中，不需要用于基础放电指令V和激光输出指令的同步的硬件和软件，另外也不需要辅助电极用的电源。因此，在本发明中，能够以比较低的费用提供气体激光振荡器20。
[0040]进而，在本发明中，不使用检测气体激光振荡器20的温度的温度传感器，而选择第一设定值和第二设定值。因此，气体激光振荡器20成为更简单的结构，可知抑制了追加的费用。此外，也可以在温度传感器的检测值比预定的阈值小的情况下选择第一设定值，并且在为预定的阈值以上的情况下选择第二设定值。这样的情况也包含在本发明的范围中。
[0041]发明效果
[0042]在第一个和第二个形式中，在机械式快门关闭时、即不进行激光加工时，将基础放电指令设定为第一指令值，在机械式快门打开时、即进行激光加工时，将基础放电指令设定为第二指令值。因此，在气体激光振荡器冷却的状态下也能够维持辅助放电，在气体激光振荡器加热的状态下也能够实现电气快门而防止发生加工不良。另外，不需要门闩电路、辅助电极的电源，因此能够以比较低的费用提供气体激光振荡器。
[0043]使用典型的实施方式说明了本发明，但只要是本技术领域的技术人员，就应该能够理解能够不脱离本发明的范围而进行上述的变更以及各种其他的变更、省略、追加。
【主权项】
1.一种气体激光振荡器，其特征在于， 具备: 激光气体进行循环的多个放电管(21、22)； 多个主放电电极(23、24)，其与该多个放电管对应地配置，使得用于对上述激光气体进行放电激励的主放电开始； 多个辅助电极(31、32)，其与该多个主放电电极相邻地配置，使得在比上述主放电开始的输出低的状态下在上述激光气体中开始辅助放电； 输出镜(30)，其输出在上述多个放电管中振荡产生的激光； 机械式快门(35)，其切断来自该输出镜的激光输出，其中 用于在激光输出为O的状态下维持上述辅助放电的基础放电指令在上述机械式快门关闭时被设定为第一指令值，在上述机械式快门打开时被设定为比上述第一指令值小的第二指令值。2.根据权利要求1所述的气体激光振荡器，其特征在于， 上述第一指令值是主放电消除电平的最大值和最小值之间的值， 上述第二指令值是主放电消除电平的最小值和辅助放电消除电平的最大值之间的值。
【专利摘要】本发明的气体激光振荡器(20)具备放电管(21、22)、主放电电极(23、24)、辅助电极(31、32)、输出激光的输出镜(30)、切断来自输出镜的激光输出的机械式快门(35)。用于在激光输出为0的状态下维持辅助放电的基础放电指令在机械式快门关闭时被设定为第一指令值，在机械式快门打开时被设定为比第一指令值小的第二指令值。
【IPC分类】H01S3/097
【公开号】CN104882774
【申请号】CN201510037541
【发明人】本田昌洋
【申请人】发那科株式会社
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2015年1月26日
【公告号】DE102015002195A1, US20150244138