JPH02126691A

JPH02126691A - Ｃｏ↓２ガスレーザ制御装置

Info

Publication number: JPH02126691A
Application number: JP63280820A
Authority: JP
Inventors: Tomiaki Hosokawa; 富秋細川
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-11-07
Filing date: 1988-11-07
Publication date: 1990-05-15

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明はＣＯ２ガスレーザ制御装置に関し、特にＤＣ励
起またはＲＦ励起ＣＯ２ガスレーザのパルス波形および
パルス周波数コントロールに関するものである。

従来の技術従来のＤＣ励起またはＲＦ励起ＣＯ２ガスレーザのパル
スコントロールについてはパルスピーク値、パルス幅、
パルス周波数を変え出力をコントロールしていた。また
ＣＷレーザ加工よりもパルスレーザ加工の方が同じ加工
速度で同じ形状加工した場合、熱伝導による溶融が発生
しにくいことから精度よく切断加工できた。特に厚板加
工時、ＣＷレーザ加工では切断加工開始位置に大きな孔
ができ品質が悪くなるので、切断加工開始時あるいは終
了時のみパルスレーザ加工を行なうこともあった。

発明が解決しようとする課題レーザ切断加工精度の変動要因にはレーザ出力、レーザ
加工速度、レーザガスの流量またはガス圧、レーザアシ
ストガス流量またはガス圧、レーザ加工装置のテーブル
振動、被加工物の表面または裏面のレーザ反射光または
レーザ散乱光、被加工物の表面または裏面の温度、レー
ザビームモードの変化などがある。

従来は変動要因について補償コントロールしようとする
ものはレーザパワーフィードバックのみであり、しかも
このレーザパワーフィードバック補償コントロールはレ
ーザ出力、パワーが設定指令信号となるようにフィード
バックするもので、レーザパワーセンサの応答性が現在
のものでは、数十ｌｌｌ５（２０〜３ｏＩｆｉ８程度）
必要であり、応答遅れで十分な補償コントロールができ
なかった。

他の変動要因についても、例えばレーザ加工速度につい
ても設定指令された速度となるように、またレーザガス
流全ガス圧についても同様に設定されたガス流量、ガス
圧となるようにのみ補償コントロールされていた。

これらはより高精度、高応答の補償コントロールをしよ
うとすれば、例えばレーザ加工速度などについて、高精
度、高応答のものとなるようにしようとすると、レーザ
装置の価格そのものが現行の装置の数倍（１，５〜２．
６倍程度）となり、高価格となって実用上実現できなか
った。

課題を解決するだめの手段上記の課題を解決するために本発明のＣＯ２レーザ制御
装置は、放電管に発生する放電電圧、放電管に流れる放
電電流、放電管に注入される電力。

レーザ出力、レーザ出力を用いて加工するレーザ加工装
置のレーザ加工速度、放電管内を流れるレーザガスのガ
ス流量またはガス圧、レーザ加工ノズル部のレーザアシ
ストガス流量またはガス圧。

レーザ加工装置のテーブル振動、被加工物の表面または
通過した裏面のレーザ反射光またはレーザ散乱光、被加
工物の表面または通過した裏面の被加工物の表面温度の
大きさおよび瞬時変動の出力リップルの大きさの少なく
とも１つを検出する検出回路と、レーザビームの基準モ
ード波形との相対ずれ度合の大きさおよび瞬時変動の出
力リソプルの大きさを検出する検出回路と、該検出回路
の出力でレーザのパルス出力の特定のパルス立ち上りタ
イミングと前記検出回路の出力の立ち上りから特定の期
間を計時する。特定タイミング特定期間設定回路と、定
常加工時でレーザのパルス出力のパルスピーク値、パル
ス幅およびパルス周波数とを設定する定常時パルス出力
設定回路と、前記特定タイミング、特定期間設定回路の
出力が出力されている特定時でレーザのパルス出力のパ
ルスピーク値、パルス幅、パルス周波数およびパルス出
力の立ち上り傾斜、立ち下り傾斜とを設定する特定時パ
ルス設定回路と前記特定タイミング特定期間設定回路の
出力が入力され、前記定常時パルス出力設定回路の出力
と前記特定時パルス出力設定回路の出力とを切換える切
換スイッチ回路とを具備し、前記検出回路の出力を前記
特定タイミング特定期間設定回路に入力し、該特定タイ
ミング特定期間設定回路の出力を前記定常時パルス出力
設定回路および前記特定時パルス出力設定回路および前
記切換スイッチ回路に入力し、該切換スイッチ回路に、
前記定常時パルス出力設定回路の出力および前記特定時
パルス出力設定回路の出力とを入力し、該切換スイッチ
回路の出力をレーザ出力の大きさを設定する設定指令信
号としてなるものである。

作用上記の手段において、レーザ出力などの大きさを決める
設定指令信号により忠実に補償コントロールするのでは
なく、レーザ加工切断精度の変動要因と７なるレーザ出
力などの変動要因に対して予め用意された別のレーザ出
力の大きさを決めるノ（ルス波形およびパルス周波数を
出力する、即ち特定時パルス出力設定回路の出力を特定
タイミング特定期間設定回路で決められた期間だけ出力
する、あるいは周波数切換内蔵したパルス出力設定回路
の出力をパルス波形変換回路に入力し、パルス波形変換
回路の出力を特定タイミング特定期間設定回路で決めら
れた期間だけ出力する、あるいは定常時パルス出力設定
回路の出力をパルス波形変換回路に入力し、パルス波形
変換回路の出力を検出回路で判別された期間だけ出力す
るようにしたので、能動的に補償コントロールし、レー
ザ装置そのものの価格をアップすることなく、高精度、
高応答、高品質の補償を全ての変動要因について補償コ
ントロールすることができる。本発明の制御装置を用い
ることにより、切断加工開始時の開始点、切断加工終了
時の終了点のみならず定常切断加工時も補償コントロー
ルできる。

また、定常パルスピーク値よりも高い、あるいは定常パ
ルスピーク値よりも低い第２のパルスピーク値を第２の
時限だけ設けることにより、精密に切断加工できると同
時に切断加工条件の裕度が大幅に広がる。

また検出回路をレーザ出力だけでなく、レーザ加工速度
、放電管の放電電圧、放電電流、注入される放電電力、
レーザガス流量またはガス圧、レーザアシストガス流量
またはガス圧、テーブル振動、レーザ反射光または散乱
光、被加工物の表面温度、正規基準モード波形との相対
ずれ度合の検出にも置き換えることができ、置き換えた
場合も前述の本発明の制御装置は全ての検出回路に有効
で用いることができる。

また本発明の制御装置はレーザ切断加工精度の変動要因
が変動した場合、瞬時に応答し補償コントロールし、補
償コントロールの特定タイミング、特定期間後、元の定
常設定指令信号に戻すようにしであるので、高精度、高
応答のための制御方法およびその装置が必要でなく、し
かも補償コントロールのダンピング、発娠がなく、セミ
クローズトループ方式の安定で確実しかも安価なフィー
ドバッグ制御方法およびその装置を提供できる。

実施例第１図は一般的な高速軸流形ＲＦ励起発振器の構成を示
し、第１図の高周波出力発生装置７４のブロック図を示
したものが第２図である。

第３図〜第６図は本発明の設定指令信号回路を示し、第
３図は従来の定常時パルス出力設定回路に特定時パルス
出力設定回路を追加し、切換えるようにしたもの、第４
図は従来の定常時パルス出力設定回路に周波数切換回路
を内蔵したものと、パルス波形変換回路とで構成し、切
換えるようにしたもの、第６図は従来の定常時パルス出
力設定回路とパルス波形変換回路とで構成し、切換える
ようにしたものである。第６図は第３図〜第６図の各部
回路出力波形のタイミングチャート図である。第７図は
第４図、第６図の波形変換回路から得られる各種設定指
令信号である。第８図は定常時パルス出力設定回路から
得られる第２のピーク値を持った２種類の設定指令信号
である。

第１図（イ）の一般的な高速軸流形ＲＦ励起発振器の構
成てついて説明すると、ガラスなどの誘電体よりなる放
電管７１の外周上には金属製の平行平板電極７２．７３
が密着して設けられている。平行平板電極７２．７３に
は高周波電源７４からの出力、例えば１ａ、５ａ　ＭＨ
ｚ　、　２．５　ＫＷ　、　２〜ａ　ＫＶの出力が供給
されている。放電管子１内の放電空間には矢印で示すよ
うな放電７５が行なわれる。

放電管７１の両端に固定配置されたりアミラー（全反射
鏡）７６と出力ミラー（部分反射鏡）７７とは光共振器
を構成し、出力ミラー了７よりレーザ出カフ８が取り出
される。レーザガス７９は送気管８ｏの中を循環してお
り、放電子６およびレーザガス７９を循環させるブロア
（送風機）８１により温度上昇したレーザガス７９は熱
交換器８２により冷却される。

第１図（ロ）の一般的な高速軸流形ＤＣ励起発振器の構
成について説明すると、ガラスなどの誘電体よりなる放
電管９１の両端部には電極９２が設けられている。電極
９２には直流高圧電源９３の出力、例えばＤＣ２８ＫＶ
、１ＣＯｍＡ程度の出力が供給される。電極９２にはさ
まれた放電管９１内の放電空間には矢印で示す方向に放
電９４が行なわれる。放電空間の両端に固定配置された
りアミラー９６と出力ミラー９６とは光共振器を形成し
、レーザ出力９７は出力ミラー９６より取り出される。

レーザガス９８は送気管９９の中を循環しており、放電
９４およびレーザガス９８を循環させるブロア１ＣＯに
より温度上昇したレーザガス９８は熱交換器１０１によ
り冷却される。

第２図について説明すると、高周波出力を発生するＲＦ
電源２の出力は同軸ケーブル３で負荷とのマツチングを
とるためのマツチングボックス４に伝送される。マツチ
ングボックス４の出力は並列負荷とのバランスをとるた
めに設けられたカップリングコンデンサ６〜８に供給さ
れ、カップリングコンデンサ６〜８には放電管９〜１２
が接続され、放電管９〜１２の放電電流は変流器ＣＴ１
３で検出される。

変流器ｃ’ｒ１３の出力は検出回路１４に入力され、設
定された設定基準電圧と比較され、検出回路１４の出力
は設定指令信号回路１６に入力され、設定指令信号回路
１６の出力は、ＲＦ電源２に入力され、ＲＦ電源２内の
設定指令を変える。また検出回路１４は瞬時変動の出力
リップルの大きさを検出する微分回路を具備しているこ
ともあり、この微分回路の出力と設定基準電圧とが比較
される場合もある。また第２図は検出回路１４に放電電
流を検出する変流器ｃ’ｒ１３の出方を入力したが、レ
ーザ出力の大きさを検出するパワーモニタなどの出力を
入力してもよい。

第３図について説明すると、第３図検出回路１６は第２
図の１４のそれと同じものであり、この検出回路１６に
はレーザ出力、レーザ加工速度、放電管に発生する放電
電圧、まだは第２図で示したごとく放電管に流れる放電
電流、または放電管に注入される電力、放電管内を流れ
るレーザガスのガス流量またはガス圧、レーザアシスト
ガス流量またはガス圧、レーザ加工装置のテーブル振動
、被加工物の表面または裏面のレーザ反射光またはレー
ザ散乱光、被加工物の表面または裏面の表面温度、レー
ザビームの正規基準モード波形との相対ずれ度合の以上
のものの大きさに比例した信号電圧が入力され、前述の
第２図で説明したごとく信号電圧そのものと設定基準電
圧が比較あるいは、微分回路を経た後の出力と設定基準
電圧が比較され、検出回路１６の出力は特定タイミング
特定期間設定回路１７に入力される。

特定タイミング特定期間設定回路１了は検出回路１６の
出力が立ち上ってから特定タイミングＴ、後に、特定期
間で１間だけその出力ｖ丁　を定常時パルス出力設定回
路１８および特定時パルス出力設定回路１９および切換
スイッチ回路２ｏに入力する。

定常時パルス出力設定回路１８ではパルスピーク値Ｐｐ
、パルス幅Ｐｗ、パルス周波数Ｐｆを設定し、その波形
が異なるもの（１）２１　、　（２）２２　。

（３）２３が切換スイッチ２４で切換えられ、’／ｓ２
９となる。

第８図に例えば対応させると（１）２１が第８図（ａ）
。

（２）２２が第８図（Ｃ）、　（３）　２３が第８図（
８）などとなる。

また特定時パルス出力設定回路１９では、定常時パルス
出力設定回路１８と同様にパルスピーク値Ｐｐ、パルス
幅Ｐｗ′、パルス周波数Ｐｃが設定されるが、その値が
定常時の値と異なり、またここではパルス立ち上り傾斜
Ｐｒｔ　、パルス立ち下り傾斜Ｐｆｔも設定され、その
波形が異なるものが（１）２５　、　（２）２６　、　
（３）２７が切換スイッチ２８で切換えられ、Ｖ！ｌ’
３０となる。切換スイッチ２０はこのｖ５２９とＶＳ’
３０とを切換えて設定指令信号Ｖｓ、Ｖ５３１　とし、
定常時はｖｓ２９であるが、特定タイミング特定期間設
定回路の出力が立ち上った場合はＶＢ’　３０が設定指
令信号となる。

第４図について説明すると、第４図の検出回路１６、特
定タイミング特定期間設定回路１７は第３図のそれと同
じく、第４図の特定タイミング特定期間設定回路の出力
は周波数切換回路を内蔵したパルス出力設定回路３２お
よびパルス波形変換回路３３に入力される。定常時のパ
ルス周波数を設定する定常時パルス周波数設定回路、定
常Ｐｆ３４と特定時のそれの特定Ｐｆ’３５は切換スイ
ッチ３６で切換えられ、パルスピーク値Ｐｐ、パルス幅
Ｐ、を設定するその波形が異なる（１）３７゜（２）３
　Ｂ　、　（３）３９に入力され、（１）３７　、　（
２）３ｓ　。

（３）３９は切換スイッチ４ｏで切換えられ、その出力
はパルス波形変換回路３３に入力される。

波形変換回路４１ではパルスピーク値Ｐｐ、パルスＩＩ
ＦＷ’、パルス立ち上り傾斜Ｐｒｔ　＊パルス立ち下り
傾斜Ｐｆｔを設定し、分圧回路、ワンジットタイマー回
路、スロープ回路などで構成される。

まだ特定タイミング、特定期間設定回路３３の出力の立
ち上りで特定Ｐｆ’３５と波形変換回路４１が切換スイ
ッチ３６および４２で選択され、設定指令信号ＶＢ　、
　Ｖｓ’　４５はｖ５４４に切換れる。定常時は定常Ｐ
（３４が選択され、設定指令信号ｖｓ、ｖｓ′４５はｖ
ｓ４３である。

第４図は第３図に対して、周波数切換回路内蔵したパル
ス出力設定回路３２では特定時パルス出力設定回路１９
のパルスピーク値Ｐｐおよびパルス幅Ｐ、を共用し、特
定Ｐｆ’３５を１種類としたもので、その出力をパルス
波形変換回路３３で受けて、パルスピーク値ｐｐ、パル
スＩＭＰｗ、　　パルス立ち上り傾斜Ｐｒｔ　、パルス
立ち下り傾斜Ｐｆｔを作成、設定するようにしたもので
、第３図の別の実施案で安価に構成できる。それに対し
て第６図はさらに第３図の別の実施案で、第４図に対し
て特定タイミング、特定期間設定回路１７がなく、特定
Ｐｆ’３Ｂが設定できないが、他のものはパルス波形変
換回路３３で設定できる。

第５図の説明番号は第３図、第４図のそれと同じである
。ただ第５図の場合前述のごとく特定Ｐｆ’３６が設定
できないので、波形変換回路４１の出力はＶ５’６９と
なり、設定指令信号はｖｓ。

”／、’４６となる。

第６図を第３図〜第６図に対応させ説明すると、第６図
（ａ）Ｖ、ｇは第３図ＶＳ２９、第４図’１Ｂ４ａ。

第５図ＶＳ２９に相当する。

第６図（ｋ））Ｖｎは検出回路１６のある一例の出力で
、出力がＶＤのものが時間ＴｖＤ４７だけ出力された場
合で（Ｃ）Ｖｔは、その時の特定タイミング、特定期間
設定回路１７のある一例の出力で、出力Ｖ丁が特定期間
時間Ｔ１４８だけ出力された場合を示し、（ｆ’）ＴＤ
５３に示すように特定タイミングＴＯを設定した場合は
特定時間はＴＩ’７０となる。

第６図（ｄ）は、（０の特定タイミングＴＤ５３を零に
し、特定期間Ｔ１４８中も定常時パルス出力設定回路と
同じ出力を設定したもので、この例は（ｂ）の検出回路
１６の出力ｖＤの立ち上りで、定常時のパルスを先送り
して立ち上げ、以降のパルスは（ｄ）に示すように定常
時のパルス周波数Ｐｆ４９としたものである。切断加工
面にドロスが付着し、反射光がミラーを介して放電管に
戻り、増扁される場合などに直ちに次のパルスを先送り
し、すみやかに除去する場合などに適用することが考え
られる。この場合の検出器１６にはレーザ反射光または
散乱光の大きさに比例した信号電圧が入力される。

また（６）は（ｆ）の特定タイミング’ｒＤｓａは零で
あるが（ｃ）の特定期間Ｔ１４８中はパルス立ち上り傾
斜、Ｐｒ上６ｏとパルス周波数Ｐｆ′６１を第３図また
は第４図で実現したもので、レーザ加工速度が設定値よ
り瞬時でもオーバした場合などに適用することが考えら
れる。この場合特定時間Ｔ１４８経過後は（ｅ）に示す
ように定常時のパルス周波数Ｐ１’５２およびパルス波
形に戻す。

それに対して（０はレーザ出力でマスキングなどを行な
っている場合、レーザ加工テーブルの衝撃などのテーブ
ル振動で焦点が加工面に近づきその後焦点が遠ざかるよ
うな場合などに適用することが考えられる。

また（Ｇ’）は第５図で実現した場合で（０の特定タイ
ミングＴＤ５３、（Ｃ）の特定期間Ｔ、４８がなくパル
ス周波数も（ｑに示すように定常時のものＰｆ５８であ
る場合を示す。

なお（０のＰｆ’　６４　、ＰｒＢ６　、ρ）のＰｒｔ
６７は前述の特定時および定常時のパルス周波数と特定
時のパルス立ち上り傾斜である。

第７図について説明すると第７図（＆）は定常時パルス
出力設定回路１８から得られるもので（ｂ）〜（ｆ′）
は第３図の特定時パルス出力設定回路１９あるいは第４
図、第６図の波形変換回路４１から得られるもので、（
ｂ）はパルスピーク値ＰｐＥ５９、（Ｃ）はノ々ルス幅
Ｐ、６０、（ｄ）はパルス立ち上り傾斜Ｐｒｔ６１、（
ｅ）はパルス立ち下り傾斜Ｐｆｔ６２、（０は（ｂ）、
　（Ｃ）　、　（ｄ＞　、　（６）を全て設定したもの
である。

第８図について説明すると第８図（＆）は定常時のパル
ス出力設定回路の設定指令信号ｖｓ２９で、（ｂ）はそ
の場合のレーザパルス出力波形を示す。（Ｃ）はパルス
出力の立ち上りから第１の時限Ｔ１６３後に定常値より
も低い第２のノくルスピーク値Ｐｐ２６６を第２の時限
Ｔ２６４だけ設け、第２の時限後は元の定常パルスピー
ク値に戻すようにしたもので、（ｄ）はその場合のレー
ザパルス出力波形を示す。

（６）は（Ｃ）と逆に定常値より高い第２のパルスピー
ク値Ｐｐ２６Ｂを第１の時限Ｔ１８６後、第２の時限Ｔ
２６７だけ設けたもので（０はその場合のレーザパルス
出力波形を示す。

第８図（Ｑ）　、　（６）は前述のごとく第３図、第６
図（２）２２、（３）２３、第４図（２Ｌ３　ａ　、　
（３）３９で設定されるが、第２のピーク値を第４図、
第５図の波形変換回路４１などで作成、設定し、特定時
パルス出力設定回路の設定指令信号としてもよい。

第８図の第２のピーク値を設ける効果については、定常
値より低い第２のピーク値を設けるものについては、エ
ンハンスドパルスの効果にさらに高精度に切断加工する
ための効果を期待して考えられたもので、第１の時限中
のパルスピーク値Ｐｐはエンハンスドリーディングスパ
イクエツジがすみやかに金属を溶かし、金属表面の高い
反射率を素早く低下させ、レーザ光の吸収率を増加させ
る。

そしてそれに続く第２の時限中のパルスピーク値Ｐｐ２
は、はるかに低いパワーレベルで溶融させる。

そして第２の時限後の元のパルスピーク値Ｐｐハ確実に
精度よく、むらなく均一に切断加工するもので、面荒さ
のバラツキが少なくなる。第２の時限中のパルスピーク
値Ｐｐ２は、溶融させるだけのエネルギーがあればよ＜
Ｐｐは必要ない。この低い第２のピーク値は切断以外の
溶接にも適用できる。またプラスチック、ゴムなどの切
断にも適用できる。また、定常値より高い第２のピーク
値を設けるものについては、熱膨張率の大きい材料で、
熱応力による割れの心配がある。例えば石英ガラスの切
断などに効果を期待して考えられたもので、石英ガラス
や一般のガラス類の切断で問題となるのは熱ひずみによ
り切断面付近で、クラックなどの割れを生じることであ
る。

定常値よりも高い第２のピーク値を設ける方法は石英ガ
ラスなどの板厚の大きいものほど効果があると考えられ
、第１の時限のピーク値Ｐ、で予熱し、軟化点近辺にす
る。

次に第２の時限のピーク値Ｐｐ２で切断加工し、第２の
時限後で急激にエネルギーの入熱を除去するのでなく、
−担元のピーク値Ｐｐに戻す。こうすることによりクラ
ックなどの割れを生じることなく、面荒さも少なくなり
、さらに切断縁が丸くなり、後工程の研磨あるいはパフ
仕上が省略できる。

この他セラミックス、アスベストセメントアクリル板な
どの切断にも適用できる。

なお以上の図面の説明で前述の検出回路に入力される変
動因子について全て説明しなかったが、本発明の制御方
法および装置は適用できる。

また検出回路を複数設け、例えばレーザ出力とレーザ加
工速度とを組み合せ、適正加工条件から逸脱した場合、
例えば加工速度が低下した場合、レーザ出力を絞るなど
適正条件に戻るように本願の制御方法およびその装置で
パワーコントロール補償コントロールしてやることは容
易に考えられる。

また本願の制御方法およびその装置は、ＹＡＧレーザそ
の他のレーザにも基本的制御方法は同様に適用可能であ
る。また切断加工だけでなく、溶接、穴あけ（スクライ
ビング、マーキング、トリミング）、表面処理（表面硬
化９表面改質）、また、金属、非金属にも適用可能であ
る。

またＴＩＧ溶接機、ＭＩＧ溶接機、スポット溶接機、シ
ーム溶接機とレーザ装置との併用でも適用でき、この場
合、前述の検出回路以外に検出回路を溶接機の出力と一
元化コントロールする回路に変えてレーザ出力をコント
ロールしてもよい。

今後ＲＦ励起ＣＯ２ガスレーザ装置などのパルス波形は
容易により精密にコントロールできるので水頭の制御方
法およびその装置は何ら問題なく実現でき、有用である
。

発明の効果以上のように本発明の制御装置によれば、レーザ切断加
工精度の変動要因に対して予め用意された別のパルス波
形およびパルス周波数で能動的に瞬時に補償コントロー
ルし、レーザ装置そのものの価格をアップすることなく
高精度、高応答、高品質の補償を全ての変動要因につい
て補償コントロールできる。また本発明によれば加工開
始時、加工終了時のみならず定常加工時も補償コントロ
ールできる。さらに、本発明によれば変動した場合、瞬
時に応答し、補償コントロール後元の定常状態に戻るも
のであり、高精度、高応答、高価格の装置が必要でなく
、補償コントロールのダンピング、発振がない安定、確
実、安価なセミクローズトループ方式である。ひいては
第２のピーク値を定常波形に用いることにより、より精
密に加工できると同時に加工条件の裕度が広がる。

【図面の簡単な説明】

第１図は一般的な高速軸流形ＲＦ励起発振器の構成を示
す斜視図、第２図はその高周波出力発生装置のブロック
図、第３図は定常時ノ（ルス出力設定回路に特定時パル
ス出力設定回路を追加し切換えるようにした回路図、第
４図は定常時）（ルス出力設定回路に周波数切換回路を
内蔵したものと）くルス波形変換回路とで構成し、切換
えるようにした回路図、第６図は定常時パルス出力設定
回路とパルス波形変換回路とで構成し、切換えるように
した回路図、第６図は第３図〜第５図の各部回路出力波
形のタイミングチャート、第７図は第４図第６図の波形
変換回路から得られる各種設定指令信号の波形図、第８
図は定常時パルス出力設定回路から得られる第２のピー
ク値を持った２種類の設定指令信号の波形図である。１６・・・・・・検出回路、１７・・・・・・特定タイ
ミング特定期間設定回路、１８・・・・・・定常時パル
ス出力設定回路、１９・・・・・・特定時パルス出力設
定回路、３２・・・・・・パルス出力設定回路、３３・
・・・・・パルス波形変換回路。代理人の氏名　弁理士　粟　野　重　孝　ほか１名（’
Ｊ ζｑ第図第囚第図第図第図持閾第図詩閣

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　ＤＣ励起またはＲＦ励起ＣＯ＿２ガスレーザ装
置の制御装置において、放電管に発生する放電電圧、放
電管に流れる放電電流、放電管に注入される電力、レー
ザ出力、レーザ出力を用いて加工するレーザ加工装置の
レーザ加工速度、放電管内を流れるレーザガスのガス流
量またはガス圧、レーザ加工ノズル部のレーザアシスト
ガス流量またはガス圧、レーザ加工装置のテーブル振動
、被加工物の表面または通過した裏面のレーザ反射光ま
たはレーザ散乱光、被加工物の表面または通過した裏面
の被加工物の表面温度の大きさおよび瞬時変動の出力リ
ップルの大きさの少くともいずれか１つを検出する検出
回路と、レーザビームの基準モード波形との相対ずれ度
合の大きさおよび瞬時変動の出力リップルの大きさを検
出する検出回路と、該検出回路の出力でレーザのパルス
出力の特定のパルス立ち上りタイミングと前記検出回路
の出力の立ち上りから特定の期間を計時する特定タイミ
ング特定期間設定回路と、定常加工時でレーザのパルス
出力のパルスピーク値、パルス幅およびパルス周波数と
を設定する定常時パルス出力設定回路と、前記特定タイ
ミング特定期間設定回路の出力が出力されている特定時
でレーザのパルス出力のパルスピーク値、パルス幅、パ
ルス周波数およびパルス出力の立ち上り傾斜、立ち下り
傾斜とを設定する特定時パルス出力設定回路と、前記特
定タイミング特定期間設定回路の出力が入力され前記定
常時パルス出力設定回路の出力と前記特定時パルス出力
設定回路の出力とを切換える切換スイッチ回路とを具備
し、前記検出回路の出力を前記特定タイミング特定期間
設定回路に入力し、該特定タイミング特定期間設定回路
の出力を前記定常時パルス出力設定回路および前記特定
時パルス出力設定回路および前記切換スイッチ回路に入
力し、該切換スイッチ回路に、前記定常時パルス出力設
定回路の出力および前記特定時パルス出力設定回路の出
力とを入力し、該切換スイッチ回路の出力をレーザ出力
の大きさを設定する設定指令信号とし、前記検出回路の
出力で特定タイミングで特定期間だけレーザパルス出力
時の設定指令信号を変えるようにしたことを特徴とする
ＣＯ＿２ガスレーザ制御装置。
（２）　前記定常時のパルス周波数および前記特定時の
パルス周波数の設定回路と該定常時パルス周波数と該特
定時パルス周波数とを切換える切換スイッチ回路および
前期定常時パルス出力設定回路のパルスピーク値および
パルス幅の設定回路とを具備したパルス出力設定回路と
前記特定時パルス出力設定回路のパルスピーク値、およ
びパルス幅およびパルス出力の立上り傾斜、立ち下傾斜
とを設定する波形変換回路と、該パルス波形変換回路の
出力と、前記パルス出力設定回路の出力とを切換える切
換スイッチとを具備したパルス波形変換回路と、前記検
出回路および前記特定タイミング特定期間設定回路とを
具備し、前記検出回路の出力を前記特定タイミング特定
期間設定回路に入力し、該特定タイミング特定期間設定
回路の出力を前記パルス出力設定回路、およびパルス波
形変換回路に入力し、該パルス出力設定回路の出力を該
パルス波形変換回路に入力し、該パルス波形変換回路の
出力をレーザ出力の大きさを設定する設定指令信号とし
、前記検出回路の出力で特定タイミング特定期間だけレ
ーザパルス出力時の設定指令信号を変えるようにしたこ
とを特徴とするＣＯ＿２ガスレーザ制御装置。
（３）　前記定常時パルス出力設定回路と前記パルス波
形変換回路と前記検出回路とを具備し、該検出回路の出
力を前記定常時パルス出力設定回路および前記パルス波
形変換回路に入力し、該パルス波形変換回路へ前記定常
時パルス出力設定回路の出力を入力し、該パルス波形変
換回路の出力をレーザ出力の大きさを設定する設定指令
信号とし、前記検出回路の出力でレーザパルス出力時の
設定指令信号を変えるようにしたことを特徴とするＣＯ
＿２ガスレーザ制御装置。
（４）　前記検出回路の出力を遅延回路に入力し、該遅
延回路の出力を前記特定タイミング特定期間設定回路ま
たは前記定常時パルス出力設定回路および前記パルス波
形変換回路に入力したことを特徴とする請求項１乃至３
のいずれかに記載のＣＯ＿２ガスレーザ制御装置。
（５）　前記定常時パルス出力設定回路のパルス出力波
形において、パルス出力の立ち上りから第１の時限後に
定常パルスピーク値より高い、あるいは定常パルスピー
ク値よりも低い第２のパルスピーク値を第２の時限だけ
設け、第２の時限後は元の定常パルスピーク値に戻すよ
うにした定常時パルス出力を用いることを特徴とする請
求項１乃至４のいずれかに記載のＣＯ＿２ガスレーザ制
御装置。
（６）　前記特定タイミング特定期間設定回路の特定タ
イミングおよび特定期間、および前記定常時パルス出力
設定回路の第２のパルスピーク値、第１の時限、第２の
時限および前記特定時パルス出力設定回路のパルスピー
ク値、パルス幅、パルス周波数、パルス立ち上り傾斜、
立ち下り傾斜およびパルス出力設定回路のパルス周波数
およびパルス波形変換回路のパルスピーク値、パルス幅
、パルス立ち上り傾斜、立ち下り傾斜、および遅延回路
の遅延時間は、レーザ出力、またはレーザ加工速度、ま
たは放電管の放電電圧、放電電流、注入される電力、ま
たはレーザガス流量またはレーザガス圧、またはレーザ
アシストガス流量またはレーザアシストガス圧、または
加工装置のテーブル振動、または被加工物の表面または
裏面の反射光または散乱光、または被加工物の表面また
は裏面の温度、またはレーザビームモード波形の関数で
あることを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載
のＣＯ＿２ガスレーザ制御装置。
（７）　前記検出回路にレーザ出力の大きさに比例した
信号電圧を入力し、該信号電圧と設定基準電圧とが入力
される比較器を設け、該比較器の出力を検出回路の出力
とする、あるいは、レーザ出力の大きさに比例した信号
電圧を微分回路に入力し、該微分回路の出力と設定基準
電圧とが入力される比較器を設け、該比較器の出力を検
出回路の出力とすることを特徴とする請求項１乃至６の
いずれかに記載のＣＯ＿２ガスレーザ制御装置。
（８）　前記検出回路にレーザ加工速度の大きさに比例
した信号電圧を入力し、該信号電圧と設定基準電圧が入
力される比較器を設け、該比較器の出力を検出回路の出
力とする、あるいは、レーザ加工速度の大きさに比例し
た信号電圧を微分回路に入力し、該微分回路の出力と設
定基準電圧とが入力される比較器を設け、該比較器の出
力を検出回路の出力とすることを特徴とする請求項１乃
至６のいずれかに記載のＣＯ＿２ガスレーザ制御装置。
（９）　前記検出回路に放電管に発生する放電電圧また
は放電管に流れる放電電流または放電管に注入される電
力の大きさに比例した信号電圧を入力し、該信号電圧と
設定基準電圧とが入力される比較器を設け、該比較器の
出力を検出回路の出力とする、あるいは放電管に発生す
る放電電圧または放電管に流れる放電電流または放電管
に注入される電力の大きさに比例した信号電圧を微分回
路に入力し、該微分回路の出力と設定基準電圧とが入力
される比較器を設け、該比較器の出力を検出回路の出力
とすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記
載のＣＯ＿２ガスレーザ制御装置。
（１０）　前記検出回路に放電管内を流れるレーザガス
のガス流量またはガス圧の大きさに比例した信号電圧を
入力し、該信号電圧と設定基準電圧とが入力される比較
器を設け、該比較器の出力を検出回路の出力とする、あ
るいは放電管内を流れるレーザガスのガス流量またはガ
ス圧の大きさに比例した信号電圧を微分回路に入力し、
該微分回路の出力と設定基準電圧とが入力される比較器
を設け、該比較器の出力を検出回路の出力とすることを
特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＣＯ＿２
ガスレーザ制御装置。
（１１）　前記検出回路にレーザ加工ノズル部のレーザ
アシストガス流量またはガス圧の大きさに比例した信号
電圧を入力し、該信号電圧と設定基準電圧とが入力され
る比較器を設け、該比較器の出力を検出回路の出力とす
る、あるいはレーザ加工ノズル部のレーザアシストガス
流量またはガス圧の大きさに比例した信号電圧を微分回
路に入力し、該微分回路の出力と設定基準電圧とが入力
される比較器を設け、該比較器の出力を検出回路の出力
とすることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記
載のＣＯ＿２ガスレーザ制御装置。
（１２）　前記検出回路にレーザ加工装置のテーブル振
動の大きさに比例した信号電圧を入力し、該信号電圧と
設定基準電圧とが入力される比較器を設け、該比較器の
出力を検出回路の出力とする、あるいはレーザ加工装置
のテーブル振動の大きさに比例した信号電圧を微分回路
に入力し、該微分回路の出力と設定基準電圧とが入力さ
れる比較器を設け、該比較器の出力を検出回路の出力と
することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載
のＣＯ＿２ガスレーザ制御装置。
（１３）　前記検出回路に被加工物の表面または通過し
た裏面のレーザ反射光またはレーザ散乱光の大きさに比
例した信号電圧を入力し、該信号電圧と設定基準電圧と
が入力される比較器を設け、該比較器の出力を検出回路
の出力とする、あるいは被加工物の表面または通過した
裏面のレーザ反射光またはレーザ散乱光の大きさに比例
した信号電圧を微分回路に入力し、該微分回路の出力と
設定基準電圧とが入力される比較器を設け、該比較器の
出力を検出回路の出力とすることを特徴とする請求項１
乃至６のいずれかに記載のＣＯ＿２ガスレーザ制御装置
。
（１４）　前記検出回路に被加工物の表面または通過し
た裏面の被加工物の表面温度の大きさに比例した信号電
圧を入力し、該信号電圧と設定基準電圧とが入力される
比較器を設け、該比較器の出力を検出回路の出力とする
、あるいは、被加工物の表面または通過した裏面の被加
工物の表面温度の大きさに比例した信号電圧を微分回路
に入力し、該微分回路の出力と設定基準電圧とが入力さ
れる比較器を設け、該比較器の出力を検出回路の出力と
することを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載
のＣＯ＿２ガスレーザ制御装置。
（１５）　前記検出回路にレーザビームの正規基準モー
ド波形との相対ずれ度合の大きさに比例した信号電圧を
入力し、該信号電圧と設定基準電圧とが入力される比較
器を設け、該比較器の出力を検出回路の出力とする、あ
るいはレーザビームの正規基準モード波形との相対ずれ
度合の大きさに比例した信号電圧を微分回路に入力し、
該微分回路の出力と設定基準電圧とが入力される比較器
を設け、該比較器の出力を検出回路の出力とすることを
特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載のＣＯ＿２
ガスレーザ制御装置。
（１６）　前記検出回路をレーザ切断加工する切断加工
開始指令信号回路または切断加工終了指令信号回路とす
ることを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の
ＣＯ＿２ガスレーザ制御装置。