專利名稱：激光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激勵(lì)氣體或固體介質(zhì)獲得激光輸出的激光振蕩器、或者涉及一種激光裝置，包含通過來自這種振蕩器的激光進(jìn)行激光切割或激光焊接等激光加工的激光加工機(jī)等。
背景技術(shù)：
一般的激光裝置主要包括激光振蕩器、傳輸并會(huì)聚光的光傳輸系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)工件的裝置、輔助配件類、以及控制這些的控制裝置。例如，用于一般的激光切割的激光裝置包括激光振蕩器、XYZ驅(qū)動(dòng)的加工平臺(tái)、具備反射鏡的光傳輸系統(tǒng)、會(huì)聚激光的激光加工頭、將輔助氣體提供給激光頭的輔助氣體供給系統(tǒng)、激光振蕩器及光傳輸系統(tǒng)、冷卻加工頭的冷卻水循環(huán)裝置、集塵裝置、激光介質(zhì)氣體供給系統(tǒng)、以及控制這些的CNC(computer numericalcontrol)。而且，激光振蕩器包括激光氣體循環(huán)冷卻系統(tǒng)、諧振器、放電管系統(tǒng)、向放電管供給激勵(lì)能量的電源、以及控制這些的激光控制裝置?；蛘咴诂F(xiàn)有技術(shù)中，CNC兼具激光控制裝置的作用。
在這種激光裝置中設(shè)有各種傳感器。最一般的傳感器是激光功率傳感器。當(dāng)把從后反射鏡取出的一部分激光照射到激光功率傳感器上時(shí)，激光功率傳感器通過測(cè)定溫度上升計(jì)算熱流量，由此檢測(cè)激光器的輸出。另外，在激光裝置中設(shè)有測(cè)定各處各介質(zhì)的溫度、壓力、流量、電流以及/或者電壓的傳感器。激光裝置根據(jù)這些傳感器的測(cè)量值適當(dāng)輸出警告，進(jìn)行規(guī)定的反饋控制。由此，激光裝置在抵御各種干擾因素輸出穩(wěn)定的激光的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的激光加工。
近年來，激光裝置中使用的激光振蕩器的輸出有愈加增大的趨勢(shì)。因此，在近年的激光裝置的各處，在振蕩器剛剛啟動(dòng)之后的溫度與正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的溫度之間產(chǎn)生大幅差異。如上所述，激光裝置是具備多個(gè)子系統(tǒng)的復(fù)雜且精密的裝置，而且多數(shù)情況下這些子系統(tǒng)的特性隨所述的溫度變化而變化。
例如，加工頭附近的聚光透鏡當(dāng)透過高輸出的激光時(shí)，由于其中心部分變熱，所以在聚光透鏡中心部分與周邊部分之間產(chǎn)生溫度差。因此，由于伴隨透鏡中心部膨脹，透鏡中心部分的折射率發(fā)生變化，所以產(chǎn)生所謂實(shí)際的焦點(diǎn)距離發(fā)生變化的，熱透鏡效果。因此，激光加工啟動(dòng)時(shí)與正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)相比，對(duì)加工工件表面的透鏡的最佳位置變得不同。
另外，在激光振蕩器內(nèi)，作為激光介質(zhì)的激光氣體由于放電而溫度上升。由此，因?yàn)榧す鈿怏w膨脹所以打亂了激光氣體供給系統(tǒng)，因此，激光氣體壓力控制混亂，激光輸出及放電電壓變得混亂。另外，此時(shí)由于放電管以及放電電極自身也被加熱，所以放電特性也發(fā)生變化。而且，由于諧振器機(jī)體因熱膨脹而扭曲，導(dǎo)致在激光器啟動(dòng)時(shí)與正常運(yùn)轉(zhuǎn)后激光輸出不同。
對(duì)于這種情況，在特開2000-94173號(hào)公報(bào)中公開了測(cè)定聚光透鏡的溫度、由此控制隨熱透鏡效果的最佳的透鏡位置。另外，在特開平10-229229號(hào)公報(bào)中公開了通過檢測(cè)激光氣體溫度，在對(duì)振蕩器氣體進(jìn)行加熱直到使激光穩(wěn)定的激光氣體溫度后使激光振蕩，來改善激光輸出控制的方法。在這種情況下，通過測(cè)定振蕩器內(nèi)各組成部件的溫度，同時(shí)進(jìn)行必要時(shí)間的氣體加熱，可以得到穩(wěn)定的輸出。
另外，在特開平7-106678號(hào)公報(bào)中公開了測(cè)定激光氣體的溫度與放電電極的溫度，根據(jù)這些溫度進(jìn)行激光裝置的控制。
這樣，測(cè)定激光裝置的各組成部件的溫度，同時(shí)根據(jù)隨該溫度的特性變化進(jìn)行激光裝置的控制，由此，可以在輸出開始后在較短的時(shí)間實(shí)現(xiàn)激光的穩(wěn)定輸出及穩(wěn)定的激光加工。
但是，由于要在激光裝置的組成部件，例如在放電電極、聚光透鏡等上設(shè)置溫度傳感器，所以需要物理空間，另外即使在可以設(shè)置的情況下，由于例如施加高電壓的放電電極或聚光透鏡的中心部分等特定的聚焦組成部件的溫度測(cè)定比較困難，所以在激光裝置運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)很難連續(xù)地取得正確的溫度。而且，這樣的傳感器自身也需要費(fèi)用，像激光器那樣在從獲得輸出指令之后的1毫秒內(nèi)得到實(shí)際輸出的高響應(yīng)速度的溫度傳感器價(jià)格是非常高的。因此，在激光裝置中全部使用這種高響應(yīng)速度的溫度傳感器是不現(xiàn)實(shí)的。
為了解決這樣的問題，在特開平10-135542號(hào)公報(bào)中公開了如下內(nèi)容根據(jù)由激光介質(zhì)的溫度變化而導(dǎo)致的特性變化，為了控制激光輸出，從現(xiàn)在時(shí)刻之前很近的激光輸出時(shí)間與激光輸出及關(guān)閉時(shí)間，對(duì)伴隨作為激光介質(zhì)的激光氣體的溫度上升的影響進(jìn)行參數(shù)化。
但是，由于最近的高性能的高輸出氣體激光裝置具備作為強(qiáng)力的激光氣體冷卻裝置的高性能的熱交換器，所以提供給激光振蕩區(qū)的激光氣體的溫度非常穩(wěn)定。另外，這些激光裝置還具有強(qiáng)力的激光氣體通風(fēng)機(jī)，激光振蕩區(qū)內(nèi)的激光氣體在1毫秒以內(nèi)被全部置換。因此，激光氣體自身的溫度在激光輸出啟動(dòng)之后數(shù)毫秒內(nèi)穩(wěn)定，構(gòu)成放電電極、放電管、諧振器等激光裝置的組成部件的光學(xué)部件等不能象激光氣體那樣在短時(shí)間內(nèi)冷卻。因此，在從激光輸出啟動(dòng)后的數(shù)秒鐘到數(shù)分鐘，這些組成部件的特性隨溫度變化而變化。由此，根據(jù)特開平10-135542號(hào)公報(bào)，實(shí)際上不適宜進(jìn)行激光裝置各聚焦組成部件的溫度變化的即時(shí)控制。
另外，在這些公報(bào)中由于沒有充分考慮冷卻過程，所以對(duì)于連續(xù)變化的激光控制，無法應(yīng)用在這些公報(bào)中公開的激光裝置。其原因在于這些公報(bào)主要考慮脈沖振蕩的情。實(shí)際上，在高輸出激光器中，在以最大的額定輸出進(jìn)行加工后，經(jīng)常馬上轉(zhuǎn)而進(jìn)行低輸出的連續(xù)輸出或低占空的脈沖輸出的加工。在這種情形下，與激光輸出繼續(xù)進(jìn)行無關(guān)，全部激光裝置進(jìn)入冷卻過程。因此，通過僅僅與激光輸出結(jié)束的時(shí)間相對(duì)應(yīng)的控制，并不能期望得到更精密的控制。特開平7-106678號(hào)公報(bào)也存在同樣的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種激光裝置，它可以解決激光裝置存在的所述現(xiàn)有技術(shù)問題，無需在激光裝置的組成部件上設(shè)置溫度傳感器，可以長期穩(wěn)定地工作。
為了實(shí)現(xiàn)上述的目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方式提供一種激光裝置，它對(duì)從激光振蕩器輸出的激光進(jìn)行聚光并在激光加工機(jī)中進(jìn)行激光加工，其特征在于，包括激光輸出值計(jì)算單元，其根據(jù)向所述激光振蕩器的指令值計(jì)算激光輸出值；溫度變化推定單元，其根據(jù)由該激光輸出值計(jì)算單元計(jì)算出的激光輸出值與經(jīng)過時(shí)間，推定所述激光裝置內(nèi)的聚焦組成部件的溫度變化或溫度；調(diào)節(jié)單元，其根據(jù)由該溫度變化推定單元推定出的所述聚焦組成部件的溫度變化或溫度，對(duì)所述激光振蕩器的激光控制條件或所述激光加工機(jī)的激光加工條件進(jìn)行調(diào)整。
即，在第一方式中，因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)開發(fā)階段進(jìn)行設(shè)計(jì)，以使可以根據(jù)激光輸出值和時(shí)間經(jīng)過推定計(jì)算聚焦組成部件，例如放電電極的溫度變化或溫度，所以，通過根據(jù)聚焦組成部件的溫度變化或溫度的推定值，調(diào)整激光裝置的激光振蕩器以及激光加工機(jī)的控制條件或加工條件，由此無需實(shí)際測(cè)定聚焦組成部件的溫度，即，無需使用溫度傳感器，可以長時(shí)間地進(jìn)行穩(wěn)定的激光加工。另外，最理想的是激光輸出值是規(guī)定時(shí)間的平均值。
根據(jù)第二種方式，在第一種方式中，其特征在于，使用激光輸出指令值或指令輸出峰值、指令脈沖頻率、指令脈沖占空(duty)中的至少一種計(jì)算所述激光輸出值。
即，在第二種方式中，根據(jù)向激光振蕩器發(fā)送的指令值單純地進(jìn)行計(jì)算或使用規(guī)定的映射，來求取這些輸出值。這樣求得的激光輸出表示由稱為脈沖輸出的ON/OFF輸出對(duì)各組成部件產(chǎn)生的熱影響，所以根據(jù)激光輸出與經(jīng)過時(shí)間，可以容易地推定聚焦組成部件的溫度變化或溫度。
根據(jù)第三方式，在第一方式中，其特征在于，使用指令放電電壓值、指令放電電流值、指令脈沖頻率、指令脈沖占空中的至少一個(gè)計(jì)算所述激光輸出值。
即，在所述第三方式中，因?yàn)橛删劢菇M成部件使用相關(guān)聯(lián)的指令放電電壓值等，所以可以更準(zhǔn)確地計(jì)算激光輸出值。
根據(jù)第四方式，提供一種激光裝置，其對(duì)從激光振蕩器輸出的激光進(jìn)行聚光并在激光加工機(jī)中進(jìn)行激光加工，其特征在于，包括激光輸出值測(cè)定單元，其通過激光功率傳感器測(cè)定激光輸出值；溫度變化推定單元，其根據(jù)由該激光輸出值測(cè)定單元測(cè)定的激光輸出值與經(jīng)過時(shí)間，推定所述激光裝置內(nèi)的聚焦組成部件的溫度變化或溫度；調(diào)節(jié)單元，其根據(jù)由該溫度變化推定單元推定的所述聚焦組成部件的溫度變化或溫度，調(diào)整所述激光振蕩器的控制條件或所述激光加工機(jī)的激光加工條件。
即，在所述第四方式中，由于測(cè)定了實(shí)際的激光輸出，所以可以更精確地推定聚焦組成部件的溫度變化或溫度。而且，根據(jù)聚焦組成部件的溫度變化的推定值，調(diào)整激光裝置的激光振蕩器及激光加工機(jī)的控制條件和加工條件，由此，無需實(shí)際測(cè)定聚焦組成部件的溫度，即無需使用溫度傳感器，可以長時(shí)間進(jìn)行穩(wěn)定的激光加工。對(duì)于激光輸出的測(cè)定，雖然希望使用響應(yīng)性良好的激光功率傳感器，但是也可以預(yù)先測(cè)定激光功率傳感器的響應(yīng)時(shí)間常數(shù)，在一定的輸出條件下，根據(jù)激光功率傳感器輸出的變化率計(jì)算實(shí)際時(shí)間的激光輸出。
根據(jù)第五方式，在從第一至第四的任意一種方式中，其特征在于，根據(jù)所述激光裝置的內(nèi)部或外部的溫度或用于所述激光振蕩器的冷卻水的溫度和由所述溫度變化推定單元推定的溫度變化，推定所述聚焦組成部件的溫度。
即，在所述第五方式中，由于可以從測(cè)定溫度及激光輸出推定激光裝置內(nèi)的聚焦組成部件的溫度，所以可以根據(jù)該推定溫度進(jìn)行正確的控制。
根據(jù)第六方式，在從第一至第五的任何一種方式中，其特征在于，根據(jù)指數(shù)函數(shù)模型或一次延遲模型計(jì)算所述激光裝置中的所述聚焦組成部件的所述溫度變化或溫度。
即，在所述第六方式中，在激光輸出時(shí)，盡管聚焦組成部件的溫度始終變化，但通過使用指數(shù)函數(shù)模式或一次延遲模型，可以簡便并準(zhǔn)確地計(jì)算這樣的溫度變化。另外，在使用一次延遲模型時(shí)，加熱時(shí)與冷卻時(shí)的時(shí)間常數(shù)可以是相同的，也可以是相互不同的。
根據(jù)第七方式，在從第一至第五的任何一種方式中，其特征在于，所述激光裝置內(nèi)的所述聚焦組成部件是放電管、放電電極、激光器氣體、激勵(lì)光燈、及激勵(lì)激光二極管中的至少一種。
即，在第七方式中，根據(jù)因構(gòu)成激光振蕩器的各部件的溫度變化而產(chǎn)生的特性變化，對(duì)控制條件進(jìn)行加減，由此，可以得到穩(wěn)定的輸出。
根據(jù)第八方式，在從第一至第五的任何一種方式中，其特征在于，所述激光裝置內(nèi)的所述聚焦組成部件是聚光透鏡或曲率可變反射鏡，所述激光加工條件是聚光透鏡與工件之間的距離或曲率可變反射鏡的曲率。
即，在第八方式中，通過加工條件的變更，可以修正由激光束透過透光部件產(chǎn)生的熱透鏡效果的影響。
根據(jù)第九方式，在從第一至第五的任何一種方式中，其特征在于，在所述激光裝置內(nèi)的所述聚焦組成部件的溫度達(dá)到規(guī)定的溫度之前中斷激光加工。
即，在第九方式中，可以使直到熱透鏡效果穩(wěn)定的待機(jī)時(shí)間為所需要的最小限度。
根據(jù)第十方式，在從第一至第五的任何一種方式中，其特征在于，在所述激光裝置的所述聚焦組成部件的溫度達(dá)到了規(guī)定的臨界溫度的情況下，停止所述激光裝置。
即，在第十方式中，雖然是短時(shí)間內(nèi)的且是斷續(xù)的輸出，但可以輸出超過連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的臨界輸出即連續(xù)額定輸出的激光功率。
根據(jù)第十一方式，在從第一至第五的任何一種方式中，其特征在于，在所述激光裝置的所述聚焦組成部件的溫度達(dá)到了規(guī)定的機(jī)器預(yù)熱結(jié)束溫度的情況下，判斷為所述激光裝置啟動(dòng)時(shí)的氣體預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)束。
即，在第十一方式中，可以進(jìn)行所需的充足時(shí)間的機(jī)器預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)。
根據(jù)第十二方式，在從第一至第五的任何一種方式中，其特征在于，根據(jù)所述激光裝置的聚焦組成部件的溫度，對(duì)所述激光振蕩器的激光氣體的壓力進(jìn)行前饋控制。
即，在所述第十二方式中，通過推定聚焦組成部件的溫度，可以預(yù)測(cè)激光氣體壓力的變化。通過進(jìn)行前饋控制使得消除該激光氣體壓力變化，比只有反饋控制的情況更加提高控制性。
利用所述各種方式，可以起到無需使用溫度傳感器，長時(shí)間地進(jìn)行穩(wěn)定的激光加工的共同的效果。
另外，利用第二方式，起到可以容易地推定聚焦組成部件的溫度變化或溫度的效果。
另外，利用第三方式，起到可以計(jì)算更準(zhǔn)確的激光輸出值的效果。
另外，利用第四方式，起到可以更精密地推定溫度的效果。
另外，利用第五方式，由于可以由測(cè)定溫度及激光輸出推定激光裝置內(nèi)的聚焦組成部件的溫度，所以起到可以根據(jù)該推定溫度進(jìn)行準(zhǔn)確控制的效果。
另外，利用第六方式，通過使用指數(shù)函數(shù)模型或一次延遲模型，起到可以簡便且準(zhǔn)確地進(jìn)行計(jì)算的效果。
另外，利用第七方式，起到可以得到穩(wěn)定的輸出的效果。
另外，利用第八方式，起到可以通過加工條件的變更修正因熱透鏡效果產(chǎn)生的影響的效果。
另外，利用第九方式，起到可以使直到熱透鏡效果穩(wěn)定的待機(jī)時(shí)間為所需要的最小限度。
另外，利用第十方式，起到可以輸出超過連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的臨界輸出即連續(xù)額定輸出的激光功率的效果。
另外，利用第十一方式，起到可以進(jìn)行所需的充分時(shí)間的機(jī)器預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)的效果。
另外，利用第十二方式，起到可以比只有反饋控制的情況更加提高控制性的效果。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的激光裝置的概略圖；圖2a是激光輸出L1的映射的圖；圖2b是表示激光輸出L1與聚焦組成部件的溫度Te的映射的圖；圖2c是表示聚焦組成部件的溫度Te與峰值輸出P的映射的圖；圖2d是表示聚焦組成部件的溫度Te與脈沖占空D的映射的圖；圖3是表示輸出、聚光透鏡溫度、會(huì)聚點(diǎn)的位置變動(dòng)與時(shí)間的關(guān)系的圖；圖4a是表示本發(fā)明的激光裝置的一個(gè)動(dòng)作程序的流程圖；圖4b是表示本發(fā)明的激光裝置的其它動(dòng)作程序的流程圖；圖5a是表示本發(fā)明的激光裝置的另外的動(dòng)作程序的流程圖；圖5b是表示本發(fā)明的激光裝置的另外的動(dòng)作程序的流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照

本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的激光裝置的概略圖。根據(jù)本發(fā)明的激光裝置100包含激光振蕩器2與激光加工機(jī)11，如圖1所示，激光振蕩器2與激光加工機(jī)11經(jīng)控制裝置1相互電連接。
激光振蕩器2是感應(yīng)放電激勵(lì)型的激光振蕩器，包括與激光氣體壓力控制系統(tǒng)18連接的放電管9。激光氣體壓力控制系統(tǒng)18經(jīng)由在激光振蕩器2上形成的激光氣體供給口17及激光氣體排出口19可以向放電管9供給激光氣體以及從放電管9排出激光氣體。在放電管9的一端設(shè)置具有非常小的部分透過性的后反射鏡6(諧振器內(nèi)部反射鏡)，在放電管9的另一端設(shè)置了具有一定比例的部分透過性的輸出反射鏡8。在后反射鏡6的背面設(shè)置了激光功率傳感器5。如圖所示，在后反射鏡6及輸出反射鏡8之間的光諧振空間內(nèi)設(shè)有二個(gè)放電部29a、29b。
各放電部29a、29b分別包含了一對(duì)夾著放電管9設(shè)置的放電電極7a、7b。這些放電電極7a、7b是同一尺寸，且涂布電介質(zhì)涂層。如圖1所示，放電電極7a經(jīng)匹配電路3與激光電源4相連接。另外，放電電極7b也同樣經(jīng)匹配電路與激光電源相連接，但為了容易理解沒有將這些圖示出來。這些激光電源被分別獨(dú)立控制，可以自由地調(diào)整對(duì)所相對(duì)應(yīng)的各放電部29a、29b供給的電力。
另外，如圖所示，在放電管9中設(shè)置通風(fēng)機(jī)14，在通風(fēng)機(jī)的上流及下流分別設(shè)置熱交換器12、12′。而且，激光振蕩器2與冷卻水循環(huán)系統(tǒng)22連接，使得放電管9內(nèi)的激光氣體等被適當(dāng)冷卻。
另外，如圖1所示，在激光振蕩器2上設(shè)置分別測(cè)定激光振蕩器2的內(nèi)部空間的溫度Ti及外部空間的溫度To的溫度傳感器61、62。另外，在激光振蕩器2的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)22上設(shè)置測(cè)定冷卻水的溫度Tw的溫度傳感器63。
另外，雖然在圖1中表示了高速軸流式激光振蕩器，但激光振蕩器也可以是其它形式的激光振蕩器，例如3軸正交型振蕩器或通過熱擴(kuò)散冷卻的氣體平板激光器。
激光加工機(jī)11包含對(duì)從激光振蕩器2的輸出反射鏡8輸出的激光進(jìn)行反射的多個(gè)反射鏡，例如在圖1中包含有三個(gè)反射鏡10a、10b、10c。如圖所示，由這些反射鏡10a、10b、10c反射的激光通過聚光透鏡13及加工頭16照射到加工平臺(tái)21上面的加工工件20上。另外，通過變更加工平臺(tái)21的位置，可以將加工工件20的位置定位在規(guī)定的地方。另外，如圖1所示，在激光加工機(jī)11中設(shè)有輔助氣體供給系統(tǒng)15。來自設(shè)置在激光加工機(jī)11外部的輔助氣體源(未圖示)的輔助氣體由輔助氣體供給系統(tǒng)15供給到加工頭16的期望的位置。
電連接激光振蕩器2與激光加工機(jī)11的控制裝置1由數(shù)字計(jì)算機(jī)構(gòu)成，具有由雙向總線相互連接的ROM(只讀存儲(chǔ)器)、RAM(隨機(jī)訪問存儲(chǔ)器)、CPU(微處理器)、輸入端及輸出端。這些輸入端及輸出端被適當(dāng)?shù)嘏c激光振蕩器2及激光加工機(jī)11的規(guī)定的組成部件相連接。例如，圖1中所示的溫度傳感器61、62、63經(jīng)由相對(duì)應(yīng)的AD轉(zhuǎn)換器(未圖示)分別與控制裝置1的輸入端連接。另外，檢測(cè)放電管9中的激光氣體的壓力的壓力傳感器(未圖示)也與控制裝置1的輸入端連接。因?yàn)槭沁@樣的結(jié)構(gòu)，所以控制裝置1可以作為后述的溫度變化推定單元31及控制條件調(diào)整單元32進(jìn)行工作。
在激光裝置100工作時(shí)，由激光氣體壓力控制系統(tǒng)18將激光氣體經(jīng)由激光氣體供給口17提供給放電管9。然后，通過通風(fēng)機(jī)14激光氣體在由放電管9形成的循環(huán)路徑中循環(huán)。如在圖1中箭頭所指示的那樣，從通風(fēng)機(jī)14送出的激光氣體通過用于除去壓縮熱量的熱交換器12′被提供給各放電部29a、29b。
當(dāng)通過放電部29a、29b中的放電電極7a、7b施加規(guī)定的電壓時(shí)，例如在施加從數(shù)百kHz到數(shù)十MHz的交流電壓時(shí)，通過放電作用激勵(lì)激光氣體，由此產(chǎn)生激光。根據(jù)眾所周知的原理，激光在光諧振空間被放大，經(jīng)由輸出反射鏡8取出輸出激光。由放電作用導(dǎo)致變?yōu)楦邷氐募す鈿怏w通過熱交換器12冷卻，再次返回到通風(fēng)機(jī)14。另外，這時(shí)，冷卻水循環(huán)系統(tǒng)22工作，冷卻放電管9內(nèi)的激光氣體等。
如圖所示，從輸出反射鏡8取出的激光由激光振蕩器2提供給激光加工機(jī)11。在激光加工機(jī)11中，激光由三個(gè)反射鏡10a、10b、10c適當(dāng)?shù)胤瓷?。被反射的激光由聚光透鏡13會(huì)聚，通過加工頭16照射在加工工件20上。由此，可以對(duì)工平臺(tái)21上的加工工件20進(jìn)行例如切斷或焊接等加工。
在這樣的激光裝置100中，使用放電電極7a、7b中的放電電壓波形與放電電流波形之間的位相差確定放電注入電力的大小。在激光裝置100中，為了有效地將放電能量提供給激光氣體，設(shè)置了用于調(diào)整所述位相差的匹配電路3。但是，激光裝置100內(nèi)的聚焦組成部件，例如放電電極7a、7b的溫度在使用激光裝置100時(shí)隨著激光輸出及經(jīng)過時(shí)間上升。放電電極7a之間及放電電極7b之間的阻抗特性隨著該放電電極7a、7b的溫度變化而變化。由此，電源電路整體的特性發(fā)生變化，放電注入效率也發(fā)生變化。因此，放電電極7a、7b的放電特性發(fā)生變化，由此，在激光的輸出指令值與實(shí)際的激光輸出值之間產(chǎn)生偏差。
因此，根據(jù)放電電極7a及放電電極7b的溫度調(diào)節(jié)激光的輸出指令值的峰值輸出或脈沖占空，抑制實(shí)際的激光輸出與激光的輸出指令值之間的偏差。
另外，放電電極7a、7b被放電管9內(nèi)的激光氣體及來自冷卻水循環(huán)系統(tǒng)22的冷卻水等進(jìn)行冷卻，所以，例如即使將激光裝置100的輸出設(shè)定在最大值，放電電極7a、7b的溫度也僅僅上升到某溫度。然后，如果將激光的輸出下降到某規(guī)定的值，那么通過所述冷卻作用使放電電極7a、7b的溫度逐漸下降。
如上所述，由于通過溫度傳感器取得所述放電電極的溫度是困難的，所以在本發(fā)明中使用溫度變化推定單元31推定例如放電電極7a、7b等聚焦組成部件的溫度或溫度變化。
在溫度變化推定單元31中，在推定例如放電電極7a、7b等聚焦組成部件的溫度時(shí)，使用激光輸出值計(jì)算單元90。激光輸出值計(jì)算單元90是將例如圖2a所示的實(shí)際的激光輸出L1作為由經(jīng)過時(shí)間t及激光輸出指令值L0形成的函數(shù)，通過實(shí)驗(yàn)等預(yù)先求得了的映射。這樣的映射被預(yù)先保存在控制裝置1的ROM或RAM等存儲(chǔ)器中。而且，使用這樣的映射，根據(jù)激光輸出指令值L0及經(jīng)過時(shí)間t求出對(duì)應(yīng)的激光輸出L1。另外，還可以根據(jù)未圖示的另外的映射，由激光輸出指令值L0算出放電電壓和/或放電電流，根據(jù)這些求得激光輸出L1。另外，可以根據(jù)作為由激光輸出指令值L0、激光輸出指令值L0的峰值、指令脈沖頻率、指令脈沖占空形成的函數(shù)的映射來求得作為平均值的激光輸出L1。由此，可以簡單方便地求得準(zhǔn)確的激光輸出L1。
然后，根據(jù)表示激光輸出L1與例如放電電極7a、7b等聚焦組成部件的溫度Te的關(guān)系的其它映射(圖2b)來推定放電電極7a、7b的溫度Te。如圖2b所示的映射及后述的映射也存儲(chǔ)在控制裝置1的ROM或RAM等存儲(chǔ)器中。當(dāng)然，在求放電電極7a、7b以外的聚焦組成部件的溫度時(shí)，使用為這些聚焦組成部件預(yù)先準(zhǔn)備的同樣的映射(未圖示)。
另外，可以不使用映射，通過規(guī)定的計(jì)算公式計(jì)算例如放電電極7a、7b等聚焦組成部件的溫度Te。這時(shí)使用的計(jì)算公式例如為指數(shù)函數(shù)模型或一次延遲模型。通過使用這樣的公式，可以比較簡便并且準(zhǔn)確地算出溫度Te。
然后，根據(jù)由溫度變化推定單元31推定出的例如放電電極7a、7b等聚焦組成部件的溫度Te，調(diào)節(jié)激光輸出指令值L0的峰值輸出P或脈沖占空D。在這種情形下，根據(jù)與如圖2c所示的峰值輸出P有關(guān)的映射以及與如圖2d所示的脈沖占空D有關(guān)的映射求得峰值輸出P和/或脈沖占空D。
然后，所求得的峰值輸出P及脈沖占空D提供給控制條件調(diào)整單元32，根據(jù)這些峰值輸出P及脈沖占空D通過控制條件調(diào)整單元32調(diào)整激光振蕩器2的激光控制條件。這時(shí)，調(diào)節(jié)輸出時(shí)的放電電壓和/或放電電流，由此，根據(jù)放電電極7a及放電電極7b的溫度調(diào)節(jié)激光的輸出指令值的峰值輸出或脈沖占空。由此來抑制實(shí)際的激光輸出與激光的輸出指令值之間的偏差。另外，通過調(diào)節(jié)(シマ一)放電時(shí)的電壓及/或電流，也可以抑制實(shí)際的激光輸出與激光的輸出指令值之間的偏差。
因此，在本發(fā)明中，不實(shí)際測(cè)定聚焦組成部件的溫度，即，不使用用于這些組成部件的溫度傳感器而調(diào)整激光裝置100的激光控制條件，由此可以長時(shí)間進(jìn)行穩(wěn)定的激光加工。另外，在希望更好的控制的情形下，理想的辦法是根據(jù)例如放電電極7a、7b等聚焦組成部件的溫度Te，動(dòng)態(tài)地控制匹配電路3內(nèi)的電容和/或電抗。
另外，在本發(fā)明中，激光輸出L1是在規(guī)定的時(shí)間例如大約0.5秒內(nèi)的激光輸出的平均值。激光輸出L1是從數(shù)十Hz到數(shù)kHz的比較短的時(shí)間內(nèi)的反復(fù)的脈沖，與此相對(duì)，例如放電電極7a、7b等聚焦組成部件的溫度Te在從數(shù)秒鐘至數(shù)分鐘級(jí)的較長時(shí)間內(nèi)進(jìn)行變化。因此，在本發(fā)明中，為了使計(jì)算時(shí)方便，將規(guī)定時(shí)間中的平均值作為激光輸出L1使用。另外，根據(jù)映射求出的激光輸出L1是經(jīng)過了例如10秒鐘等足夠長的穩(wěn)定時(shí)間后的值，最好通過對(duì)該值進(jìn)行恰當(dāng)?shù)难a(bǔ)償運(yùn)算求得所述規(guī)定值中的激光輸出。在這種情況下，與逐一計(jì)算激光輸出的情況相比較，可以使計(jì)算量大幅減少，并且可以降低控制裝置1的CPU所承受的負(fù)荷。
同樣，作為平均值的激光輸出L1可以根據(jù)作為由指令放電電壓值、指令放電電流值、指令脈沖頻率、指令脈沖占空形成的函數(shù)的映射(圖中未示出)來求得。在這種情形下，由于由放電電極7a、7b使用具有關(guān)聯(lián)的指令放電電壓值等，所以可以更準(zhǔn)確地計(jì)算激光輸出L1。
在其它的實(shí)施方式中，代替根據(jù)映射求激光輸出L1，通過使用激光功率傳感器5可以直接檢測(cè)激光輸出L1。然后，使用與所述相同的方法計(jì)算例如放電電極7a、7b等組成部件的溫度Te。在該實(shí)施方式中，由于直接測(cè)定實(shí)際的激光輸出L1，所以可以更精密地推定例如放電電極7a、7b等聚焦組成部件的溫度變化。另外，在來自激光功率傳感器5的響應(yīng)速度緩慢的情況下，通過激光功率傳感器5檢測(cè)激光輸出后經(jīng)過規(guī)定的時(shí)間穩(wěn)定下來的激光輸出，可以使用由激光功率傳感器5檢測(cè)到的值修正根據(jù)所述映射求得的激光輸出L1。
但是，聚焦組成部件的推定溫度Te實(shí)際上是由基準(zhǔn)溫度T0與溫度變化量ΔT相加后的結(jié)果(Te＝T0+ΔT)?；鶞?zhǔn)溫度T0是根據(jù)激光裝置100的設(shè)置環(huán)境確定的規(guī)定值，例如設(shè)置激光裝置100的房間的溫度(即，激光振蕩器2的外部空間的溫度To)、激光振蕩器2的內(nèi)部空間的溫度Ti或冷卻水循環(huán)系統(tǒng)22所使用的冷卻水的溫度Tw等。因此，可以說是溫度變化推定單元31嚴(yán)密地推定溫度變化量ΔT。
雖然設(shè)置激光裝置100的房間的溫度及激光振蕩器2所具備的冷卻水循環(huán)系統(tǒng)22的冷卻水溫度Tw通常是被比較嚴(yán)密地管理的，但這些溫度To、Ti、Tw隨季節(jié)而變化，夏季變高而冬季變低。另外，在特定的地域，由于技術(shù)及經(jīng)濟(jì)的原因，也存在無法恒定地維持冷卻水自身溫度Tw的情況。
因此，在將這些溫度To、Ti、Tw中任何一個(gè)作為基準(zhǔn)溫度T0使用的情況下，基準(zhǔn)溫度T0常常不是恒定的。因此，在這樣的情形下，使用圖1所示的溫度傳感器61、62、63檢測(cè)激光振蕩器2的內(nèi)部空間溫度Ti、激光振蕩器2的外部空間的溫度To、或冷卻水循環(huán)系統(tǒng)22的冷卻水溫度Tw。然后，在根據(jù)這些溫度變更基準(zhǔn)溫度T0的基礎(chǔ)上，算出推定溫度Te(Te＝T0+ΔT)。由此，對(duì)于外部環(huán)境變化，可以得到更穩(wěn)定的激光輸出L1。
另外，雖然在前述的實(shí)施方式中說明了聚焦組成部件中的放電電極7a、7b，但是可以推定其它的聚焦組成部件的溫度，例如激光氣體、YAG(yttrium-aluminum-garnet)晶體(未圖示)、輸出反射鏡8、聚光透鏡13、激勵(lì)光燈(未圖示)、激光二極管(未圖示)的溫度。這些聚焦組成部件的溫度可以使用與前述相同的方法來求得。當(dāng)然，也可以由溫度變化推定單元31推定這些多個(gè)聚焦組成部件中的某幾個(gè)溫度，根據(jù)這些多個(gè)溫度，由控制條件調(diào)整單元32進(jìn)行激光裝置100的激光振蕩器2的控制。另外，在激光振蕩器2采用直流放電方式的情況下，也使導(dǎo)電性電極包含于聚焦組成部件中。
這樣，在本發(fā)明中，根據(jù)由溫度變化推定單元31推定出的聚焦組成部件的溫度Te，由控制條件調(diào)整單元32控制激光振蕩器2。為了進(jìn)行激光裝置100的激光加工機(jī)11的控制，也可以使用控制條件調(diào)整單元32。
圖3是表示激光輸出、聚光透鏡溫度、會(huì)聚點(diǎn)的位置變動(dòng)與時(shí)間的關(guān)系的圖。如圖3所示，當(dāng)在期間S1脈沖發(fā)送激光輸出指令時(shí)，如前述那樣由輸出反射鏡8輸出激光。而且，因此聚光透鏡13的溫度Te1(推定溫度)逐漸升高。但是，隨著聚光透鏡13的溫度升高，由于熱透鏡效果激光的光束直徑發(fā)生變化，所以，在加工工件20中的激光會(huì)聚點(diǎn)的位置偏移。在圖3的期間S1，得知會(huì)聚點(diǎn)的位置向與基準(zhǔn)方向相反的方向偏移。
然后，當(dāng)在期間S2停止激光輸出指令時(shí)，推定聚光透鏡13的溫度Te1理所當(dāng)然會(huì)下降。因此，在照射了激光的情況下，向消除會(huì)聚點(diǎn)的位置偏移的方向變化。而且，當(dāng)在期間S3再次輸出激光輸出指令時(shí)，聚光透鏡13的溫度Te1開始上升，同時(shí)會(huì)聚點(diǎn)的位置再次向偏移的方向變化。即，聚光透鏡13的溫度Te1越上升，會(huì)聚點(diǎn)的位置越偏移。另外，由于像這樣會(huì)聚點(diǎn)發(fā)生偏移，使得激光加工機(jī)11中加工工件20的加工變得不穩(wěn)定。
因此，在本發(fā)明中，由溫度變化推定單元31推定聚光透鏡13的溫度Te1，根據(jù)圖3，由溫度Te1求得會(huì)聚點(diǎn)的位置變動(dòng)Δx。然后，將該位置變動(dòng)Δx發(fā)送到控制條件調(diào)整單元32，通過控制條件調(diào)整單元32進(jìn)行控制以使加工平臺(tái)21沿位置變動(dòng)Δx變?yōu)榱愕姆较蛞苿?dòng)。由此，即使在聚光透鏡13的溫度上升的情況下，由于一邊調(diào)整會(huì)聚光的位置變動(dòng)Δx一邊進(jìn)行加工工件20的加工，所以能夠避免加工工件20的加工變得不穩(wěn)定。
在該情況下，例如在期間S1求得聚光透鏡13的一個(gè)溫度Te1，可以僅進(jìn)行一次加工平臺(tái)21的調(diào)整。另外，例如在期間S1中多次求得聚光透鏡13的溫度Te1，可以多次進(jìn)行加工平臺(tái)21的調(diào)整。
另外，在圖1中的反射鏡10a～10c是曲率可變的反射鏡時(shí)，隨著聚光透鏡13的溫度的上升，通過變更這些反射鏡10a～10c的曲率，也可以使位置變動(dòng)Δx為零。另外，當(dāng)然，隨著聚光透鏡13的溫度的上升，可以共同進(jìn)行加工平臺(tái)21的位置調(diào)整與反射鏡10a～10c的曲率調(diào)整。在該情況下，可以在更短時(shí)間內(nèi)消除位置變動(dòng)Δx。
但是，當(dāng)長時(shí)間運(yùn)行激光裝置100時(shí)光學(xué)聚焦組成部件會(huì)被污染，所以激光輸出逐漸下降。因此，需要對(duì)例如由放電電極7a、7b等組成部件的推定溫度Te所確定的平均激光輸出值L1進(jìn)行修正。因此，定期地，以一定時(shí)間連續(xù)地進(jìn)行固定的額定指令，在激光輸出足夠穩(wěn)定后，對(duì)根據(jù)光學(xué)聚焦組成部件的推定溫度計(jì)算出的激光輸出值L1與由激光功率傳感器5計(jì)算出的激光輸出值進(jìn)行比較。另外，最好進(jìn)行將這些激光輸出值之間的偏差與激光輸出L1相加的修正。由此，即使在長時(shí)間運(yùn)行后，也可以得到準(zhǔn)確的激光輸出L1。
另外，在光學(xué)聚焦組成部件被污染激光輸出下降時(shí)，激光的傳播特性也發(fā)生變化，光束直徑也發(fā)生變化。因此，在調(diào)整加工平臺(tái)21的移動(dòng)距離，或反射鏡10a～10c是曲率可變反射鏡的情況下，通過進(jìn)行曲率的調(diào)整，即使在光學(xué)聚焦組成部件被污染的情況下，也可以穩(wěn)定地進(jìn)行加工工件20的加工。
但是，雖然在所述激光裝置100中隨聚光透鏡13的溫度上升而產(chǎn)生熱透鏡效果，但熱透鏡效果產(chǎn)生后如果經(jīng)過比較短的時(shí)間例如數(shù)秒后，熱透鏡效果穩(wěn)定。因此，可以在比較穩(wěn)定的狀態(tài)下加工加工工件20。因此，最好在聚光透鏡13的溫度達(dá)到規(guī)定的值之前，不進(jìn)行激光加工作業(yè)。
圖4a是表示本發(fā)明的激光裝置的一個(gè)動(dòng)作程序的流程圖。將該程序110及后述的程序120、130、140預(yù)先裝入控制裝置1的ROM或RAM中。在圖4a所示的程序110的情況下，在激光加工機(jī)11中對(duì)加工工件20進(jìn)行穿孔加工，即使在穿孔加工結(jié)束后，還要連續(xù)照射激光。這時(shí)，僅在形成的孔(穿孔)中照射激光，因此加工工件20本身不被加工。
而且，在程序110的步驟111中，通過所述方法推定光學(xué)系統(tǒng)組成部件的溫度Te1，在這種情形下推定聚光透鏡13的溫度Te1。激光連續(xù)進(jìn)行照射直到由溫度變化推定單元31推定的聚光透鏡13的溫度Te1超過規(guī)定的溫度T1。規(guī)定的溫度T1是可以判斷為為了聚光透鏡13的熱透鏡效果穩(wěn)定下來而經(jīng)過了足夠長的時(shí)間的溫度。
然后，在步驟112，判斷聚光透鏡13的推定溫度Te1是否比規(guī)定的溫度T1大。在判斷為聚光透鏡13的推定溫度Te1比規(guī)定的溫度T1大時(shí)，進(jìn)入步驟113。在該情況下，由于可以判斷為聚光透鏡13的熱透鏡效果已經(jīng)穩(wěn)定，所以移動(dòng)加工平臺(tái)21對(duì)加工工件20進(jìn)行作業(yè)，在該情況下開始切割作業(yè)。由此，可以用所需要的最短時(shí)間，在穩(wěn)定的狀態(tài)下對(duì)加工工件20進(jìn)行加工作業(yè)。另外，在步驟112中，在判定為聚光透鏡13的推定溫度Te1不比規(guī)定的溫度T1大時(shí)，返回步驟111，直到聚光透鏡13的推定溫度Te1變得比規(guī)定的溫度T1大，即重復(fù)進(jìn)行處理直到可以判斷為熱透鏡效果穩(wěn)定。
特別地，在頻繁變更激光輸出指令值的情況下，以在往，每次僅單獨(dú)地設(shè)定規(guī)定的等待時(shí)間，而在本發(fā)明中根據(jù)聚光透鏡13的推定溫度判斷是否加工加工工件20，從而使伴隨激光加工的等待時(shí)間只要所需的最短時(shí)間就足夠了，結(jié)果可以使生產(chǎn)率得到提高。
同樣的情況也適用于聚光透鏡13的冷卻過程。在激光切割中兼用激光標(biāo)刻的情況下，標(biāo)刻與切割相比以極小的輸出進(jìn)行加工。因此，在剛剛切割后進(jìn)入標(biāo)刻時(shí)，需要進(jìn)行待機(jī)直到聚光透鏡穩(wěn)定到與低輸出相應(yīng)的溫度。在本發(fā)明中，由于可以推定聚光透鏡13的冷卻結(jié)束時(shí)間，所以也可以縮短在該點(diǎn)的等待時(shí)間。
另外，在圖4a所示的程序110的情況下，雖然推定出了聚光透鏡13的溫度Te1，但也可以推定其它的溫度，例如可以推定YAG激光棒的YAG晶體(未圖示)的溫度。而且，如果直到Y(jié)AG晶體的溫度達(dá)到規(guī)定的溫度激光才入射，那么由于入射部中的激光的光束直徑的變動(dòng)變小，所以降低在入射部使用的光濾波器燒損的危險(xiǎn)性。
但是，在使用激光裝置100的激光加工機(jī)11進(jìn)行焊接作業(yè)的情況下，即使是比較短的時(shí)間，也最好使激光輸出超過額定輸出升高至臨界值附近。圖4b是顯示本發(fā)明的激光裝置的其它動(dòng)作程序的流程圖。在該程序120的步驟121中，同樣地推定聚焦組成部件的溫度Te，然后在步驟122中，判定推定溫度Te是否比規(guī)定的溫度T2小。規(guī)定的溫度T2是可使用激光振蕩器2的最大溫度，是比所述溫度T1還大的值。在推定溫度Te比規(guī)定的溫度T2小的情況下，進(jìn)入步驟123，就這樣地使用激光加工機(jī)11。由此，可以使用激光加工機(jī)11直到推定溫度Te到達(dá)規(guī)定的溫度T2的界限。另一方面，在推定溫度Te不比規(guī)定的溫度T2小的情形下，進(jìn)入步驟124，停止激光振蕩器2的激光，適當(dāng)冷卻激光振蕩器2。因此，雖然是比較短的時(shí)間，但在本實(shí)施方式中可以使用激光裝置100直到臨界的輸出。
另外，根據(jù)由溫度變化推定單元31推定的聚焦組成部件的推定溫度Te，可以判斷激光裝置100的機(jī)器預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)是否已結(jié)束。圖5a是表示在這種情形下使用的本發(fā)明的激光裝置的另外的動(dòng)作程序的流程圖。在圖5a所示的程序130的步驟131中，同樣地通過溫度變化推定單元31推定聚焦組成部件的溫度Te。然后，進(jìn)入步驟132，判定推定溫度Te是否比規(guī)定的溫度T3高。規(guī)定的溫度T3是足以判斷為激光裝置100的機(jī)器預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)已經(jīng)結(jié)束的溫度，是比所述溫度T1低的值。在判定為推定溫度Te比規(guī)定的溫度T3高的情況下，進(jìn)入步驟133，判斷為機(jī)器預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)已經(jīng)結(jié)束，開始由激光加工機(jī)11對(duì)加工工件20的加工作業(yè)。另一方面，在判斷為推定溫度Te不比規(guī)定的溫度T3高的情形下，進(jìn)入步驟131，重復(fù)進(jìn)行處理直到推定溫度Te變得比規(guī)定的溫度T3高，即直到可以判斷為機(jī)器預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)已經(jīng)結(jié)束。在進(jìn)行這樣的處理的情況下，由于機(jī)器預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)所需要的時(shí)間只要是所需的最短時(shí)間就足夠了，所以可以迅速開始實(shí)際的加工工件20的加工。
但是，在激光振蕩器2中激光輸出上升時(shí)及下降時(shí)，由于放電管9內(nèi)的一部分激光氣體熱膨脹，所以放電管9的激光氣體密封空間的壓力增加，由此，激光氣體的通風(fēng)阻力也發(fā)生變化。因此，由于發(fā)生激光氣體壓力的過沖或下沖，所以實(shí)際的激光輸出變得不穩(wěn)定。通過由預(yù)設(shè)在激光振蕩器2中的激光氣體壓力控制系統(tǒng)18使放電管9內(nèi)的壓力返回至規(guī)定的壓力而消除這樣的過沖或下沖，但是僅通過激光氣體壓力控制系統(tǒng)18使激光輸出穩(wěn)定需要某種程度的時(shí)間。因此，最好在激光輸出上升時(shí)及下降時(shí)由壓力傳感器(未圖示)所得到的壓力值的基礎(chǔ)上，根據(jù)由溫度變化推定單元31所得到的聚焦組成部件的推定溫度Te，進(jìn)行放電管9中的壓力控制，特別是進(jìn)行前饋控制。
圖5b是在該情況下使用的本發(fā)明的激光裝置的另外的動(dòng)作程序的流程圖。在圖5b的程序140的步驟141中，使用與所述相同的方法推定聚焦組成部件的溫度Te2，在該情況下推定放電部29a、29b或放電部29a、29b的正下游的溫度Te2。然后，在步驟142中，判斷推定溫度Te2是否比規(guī)定的溫度T4大。這里，規(guī)定的溫度T4是完全可以僅使用激光氣體壓力控制系統(tǒng)18進(jìn)行放電管9的壓力控制的溫度。
在判斷為推定溫度Te2比規(guī)定的溫度T4大時(shí)進(jìn)入步驟143，使用激光氣體壓力控制系統(tǒng)18對(duì)放電管9內(nèi)的壓力進(jìn)行規(guī)定的減壓處理。這時(shí)的減壓處理是將放電管9內(nèi)的壓力僅減小規(guī)定的微小量的處理。另外，在步驟142中，在判定為推定溫度Te2不比規(guī)定的溫度T4大時(shí)，判斷為僅由激光氣體壓力控制系統(tǒng)18進(jìn)行壓力控制是足夠的，然后結(jié)束處理。
然后，進(jìn)入步驟144，由未圖示的壓力傳感器檢測(cè)放電管9的壓力P1。而且，在步驟145中，判定所檢測(cè)到的壓力P1是否比規(guī)定的壓力P0大。在判定為壓力P1比規(guī)定的壓力P0大的情況下返回步驟143，進(jìn)行所述的減壓處理。之后，在步驟144再次檢測(cè)到的新的壓力P1在步驟145中仍然比規(guī)定的壓力P0大的情況下，返回步驟143，反復(fù)進(jìn)行減壓處理。另外，在步驟145中，在判斷為壓力P1不比壓力P0大的情況下結(jié)束處理。
在該情況下，根據(jù)放電部29a、29b等的推定溫度Te2預(yù)先預(yù)測(cè)放電管9的壓力上升，由于通過前饋控制事先進(jìn)行放電管9中的減壓作用，所以與以往的情況相比，使過沖發(fā)生時(shí)的壓力迅速地下降到規(guī)定的壓力P0。另外，雖然在圖中未表示，但在發(fā)生下沖的情形下，也通過大致相同的方法進(jìn)行加壓控制，這包含在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
盡管本發(fā)明用示例性的實(shí)施例進(jìn)行說明和描述，但是可以明白的是，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可以在不超出本發(fā)明的精神和范圍的情況下進(jìn)行所述的各種其它改變、省略和增加。
權(quán)利要求
1.一種激光裝置，對(duì)從激光振蕩器(2)輸出的激光進(jìn)行聚光，并在激光加工機(jī)(11)中進(jìn)行激光加工，其特征在于，包括激光輸出值計(jì)算單元(90)，根據(jù)向所述激光振蕩器(2)發(fā)出的指令值(L0)計(jì)算激光輸出值(L1)；溫度變化推定單元(31)，根據(jù)由該激光輸出值計(jì)算單元計(jì)算出的激光輸出值(L1)與經(jīng)過時(shí)間(t)，推定所述激光裝置內(nèi)的聚焦組成部件的溫度變化或溫度；和調(diào)節(jié)單元(32)，根據(jù)由該溫度變化推定單元(31)推定出的所述聚焦組成部件的溫度變化或溫度(Te)，調(diào)整所述激光振蕩器(2)的激光控制條件或所述激光加工機(jī)(11)的激光加工條件。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光裝置，其特征在于，使用激光輸出指令值(L0)或指令輸出峰值(P)、指令脈沖頻率、和指令脈沖占空(D)中的至少一個(gè)計(jì)算所述激光輸出值(L1)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光裝置，其特征在于，使用指令放電電壓值、指令放電電流值、指令脈沖頻率、和指令脈沖占空中的至少一個(gè)計(jì)算所述激光輸出值(L1)。
4.一種激光裝置，對(duì)從激光振蕩器(2)輸出的激光進(jìn)行聚光，并在激光加工機(jī)(11)中進(jìn)行激光加工，其特征在于，包括激光輸出值測(cè)定單元，通過激光功率傳感器(5)測(cè)定激光輸出值；溫度變化推定單元(31)，根據(jù)由該激光輸出值測(cè)定單元測(cè)定出的激光輸出值(L1)與經(jīng)過時(shí)間(t)，推定所述激光裝置內(nèi)的聚焦組成部件的溫度變化或溫度；和調(diào)節(jié)單元(32)，根據(jù)由該溫度變化推定單元(31)推定出的所述聚焦組成部件的溫度變化或溫度(Te)，調(diào)整所述激光振蕩器(2)的激光控制條件或所述激光加工機(jī)(11)的激光加工條件。
5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任意一項(xiàng)所述的激光裝置，其特征在于，根據(jù)所述激光裝置的內(nèi)部或外部的溫度(Ti、To)或用于所述激光振蕩器(2)的冷卻水的溫度(Tw)和由所述溫度變化推定單元(31)推定出的溫度變化，推定所述聚焦組成部件的溫度(Te)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的激光裝置，其特征在于，根據(jù)指數(shù)函數(shù)模型或一次延遲模型計(jì)算所述激光裝置中的所述聚焦組成部件的所述溫度變化或溫度(Te)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的激光加工裝置，其特征在于，所述激光裝置內(nèi)的所述聚焦組成部件是放電管(9)、放電電極(7a、7b)、激光器氣體、激勵(lì)光燈、及激勵(lì)激光二極管中的至少一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的激光裝置，其特征在于，所述激光裝置內(nèi)的所述聚焦組成部件是聚光透鏡(13)或曲率可變反射鏡，所述激光加工條件是聚光透鏡(13)與工件(20)之間的距離或曲率可變反射鏡的曲率。
9.根據(jù)權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的激光裝置，其特征在于，在所述激光裝置內(nèi)的所述聚焦組成部件的溫度(Te1)達(dá)到規(guī)定的溫度(T1)之前中斷激光加工。
10.根據(jù)權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的激光裝置，其特征在于，在所述激光裝置的所述聚焦組成部件的溫度(Te)達(dá)到了規(guī)定的臨界溫度(T2)的情況下，停止所述激光裝置。
11.根據(jù)權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的激光裝置，其特征在于，在所述激光裝置的所述聚焦組成部件的溫度(Te)達(dá)到了規(guī)定的機(jī)器預(yù)熱結(jié)束溫度(T3)的情況下，判斷為所述激光裝置啟動(dòng)時(shí)的氣體預(yù)熱運(yùn)轉(zhuǎn)結(jié)束。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～5任意一項(xiàng)所述的激光裝置，其特征在于，根據(jù)所述激光裝置的聚焦組成部件的溫度(Te)，對(duì)所述激光振蕩器(2)的激光氣體的壓力進(jìn)行前饋控制。
全文摘要
本發(fā)明提供一種激光裝置，其對(duì)從激光振蕩器(2)輸出的激光進(jìn)行聚光并進(jìn)行激光加工，其包括激光輸出值計(jì)算單元，其根據(jù)向激光振蕩器的指令值(L0)計(jì)算激光輸出值(L1)；溫度變化推定單元(31)，其根據(jù)由激光輸出值計(jì)算單元算出的激光輸出值與經(jīng)過時(shí)間(t)，推定激光裝置內(nèi)的聚焦組成部件(7a、7b)的溫度變化或溫度；調(diào)節(jié)單元(32)，其根據(jù)由溫度變化推定單元推定出的聚焦組成部件的溫度變化或溫度，調(diào)整激光控制條件或激光加工條件。由此，無需溫度傳感器就可進(jìn)行穩(wěn)定的激光加工。另外，也可以由激光功率傳感器(5)測(cè)定激光輸出值(L1)。
文檔編號(hào)H01S3/00GK1751836SQ200510103199
公開日2006年3月29日 申請(qǐng)日期2005年9月20日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月21日
發(fā)明者森敦, 岡崎龍馬, 安藤稔 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社