JP4107158B2

JP4107158B2 - Laser oscillation device and laser processing machine

Info

Publication number: JP4107158B2
Application number: JP2003140146A
Authority: JP
Inventors: 敦樹山本; 英文尾松; 聡江口
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-05-19
Filing date: 2003-05-19
Publication date: 2008-06-25
Anticipated expiration: 2023-05-19
Also published as: JP2004342965A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ発振装置およびレーザ加工機に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、レーザ発振装置およびレーザ加工機は加工対象物を非接触でかつ熱影響が少なく加工できるという特徴から多様な材質や形状の切断や溶接等に実用され、精密化及び高速化の要望は日々増加の一途にある。
【０００３】
以下、図を用いて説明する。
【０００４】
図３は従来のレーザ発振装置を示しており、１０１はレーザ共振器で、レーザ媒質を励起して出力レーザ光１０６を出力すると共に検出レーザ光１０７をパワー検出部１０３に出力する。１０２は高電圧電源部で、加算器１０９からの出力を受け高電圧をレーザ共振器１０１に出力する。パワー検出部１０３から出力レーザ光１０６に比例した電圧が差動増幅器１０８に出力される。
【０００５】
１０５は比較制御部で、差動増幅器１０８と加算器１０９とから構成される。差動増幅器１０８は照射指令部１０４からの出力指令値とパワー検出部１０３からの電圧を入力し、加算器１０９に出力する。加算器１０９は照射指令部１０４と差動増幅器１０８とからの出力を入力し、高電圧電源部１０２に出力する。
【０００６】
以上のように構成されたレーザ発振装置について、その動作を説明する。
【０００７】
レーザ共振器１０１に高電圧電源部１０２より高電圧を印加することによりレーザ媒質を励起し、レーザ共振器１０１の出力鏡より、出力レーザ光１０６が照射される。
【０００８】
一方、レーザ共振器１０１の終端鏡にはレーザ光の約１％前後を透過する性質を有する部分透過鏡が取りつけられており、出力レーザ光１０６に比例した検出レーザ光１０７が取り出される。
【０００９】
検出レーザ光１０７はパワー検出部１０３の入力に取りつけられた積分器に入射し拡散後に、サーモパイルからなるパワー検出器により出力レーザ光１０６に比例した電圧に変換され、パワー検出部１０３から比較制御部１０５に出力される。
【００１０】
比較制御部１０５では、照射指令部１０４よりの所定レーザ光の出力指令値とパワー検出部１０３の出力電圧が差動増幅器１０８に入力されて偏差信号を得た後に、加算器１０９で差動増幅器１０８からの偏差信号と照射指令部１０４からの出力指令値とが加算され、高電圧電源部１０２に出力される。
【００１１】
この比較制御部１０５の出力信号により、高電圧電源１０２の出力電圧あるいは出力電流を制御することによりレーザ共振器１０１を制御して、出力レーザ光１０６の出力パワーをほぼ一定に保つ（例えば、特許文献１参照）。
【００１２】
【特許文献１】
特開２００２−２３７６３８号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のレーザ発振装置は、パワー検出部１０３の応答時間が数ｍｓと遅いため、比較制御部１０５のフィードバック制御応答速度が制約され、照射指令部１０４よりの出力指令値の変化速度がフィードバック制御応答速度を超える場合には、比較制御部１０５の出力信号にオーバーシュートやハンチングが発生し、出力レーザ光１０６の出力パワーの安定性を数十ｍｓから数百ｍｓの期間、低下させるという課題を有していた。
【００１４】
そして近年の精密加工及び高速加工においては、出力レーザ光１０６の出力パワーの安定性が数十ｍｓから数百ｍｓの期間、低下する現象が無視できなくなってきている。
【００１５】
なお、従来においては、応答時間が数μｓと高速なパワー検出部もあるが、高速応答のパワー検出部は一般的に高価でレーザ発振装置およびレーザ加工機への応用には実用的ではない。
【００１６】
本発明は、安定した出力レーザ光を出力するレーザ発振装置および安定した加工が可能なレーザ加工機を比較的安価に、かつ汎用的に提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明のレーザ発振装置は、レーザ媒質を励起して出力レーザ光を出力するレーザ共振器と、前記レーザ共振器からの検出レーザ光を入れるパワー検出部と、前記パワー検出部から前記出力レーザ光に比例した電圧を入力する差動増幅器と、前記レーザ光の出力指令値を前記差動増幅器に出力する照射指令部と、前記差動増幅器からの出力と前記照射指令部からの出力を入力する加算器と、前記加算器からの出力を入力し、前記レーザ共振器へ高電圧を出力する高電圧電源部を備え、前記差動増幅器と前記加算器の間にスイッチを設け、前記照射指令部からの出力指令値を入力し、前記出力指令値がレーザ出力のパワー指令値である場合に前記出力指令値が予め設定された値以上の場合に前記スイッチを閉となし、前記出力指令値が予め設定された値未満の場合に前記スイッチを開となし、又は、前記出力指令値がレーザ出力のパルス周波数成分である場合に前記出力指令値が予め設定された値より高い場合に前記スイッチを開となし、前記出力指令値が予め設定された値より低い場合に前記スイッチを閉となし、又は、前記出力指令値がレーザ出力のパルスデューティ成分である場合に前記出力指令値が予め設定された値以上の場合に前記スイッチを閉となし、前記出力指令値が予め設定された値未満の場合に前記スイッチを開となす、フィードバック切替部を設けたもので、この構成により安定した出力レーザ光を出力することができる。
【００１８】
また、本発明のレーザ加工機は、加工ワークを乗せる加工テーブルと、前記加工テーブルとレーザ加工トーチの少なくとも一方を移動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する数値制御装置と、上記のレーザ発振装置とを備えたもので、この構成により安定した加工が可能となる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
図１において、１はレーザ共振器で、レーザ媒質を励起して出力レーザ光６を出力すると共に検出レーザ光７をパワー検出部３に出力する。２は高電圧電源部で、加算器９からの出力を受け高電圧をレーザ共振器１に出力する。パワー検出部３から出力レーザ光６に比例した電圧が差動増幅器８に出力される。
【００２０】
５は比較制御部で、差動増幅器８，加算器１０９，フィードバック切替部１０およびスイッチ１１から構成される。差動増幅器８は、照射指令部４からの出力指令値とパワー検出部３からの電圧を入力し、スイッチ１１を経て加算器９に出力する。また、フィードバック切替部１０は、照射指令部４からの出力指令値を入力し、設定値によりスイッチ１１の開閉を制御する。加算器９は照射指令部４と差動増幅器８とからの出力を入力し、高電圧電源部２に出力する。
【００２１】
以上のように構成されたレーザ発振装置について、その動作を説明する。
【００２２】
レーザ共振器１は高電圧電源部２より高電圧を印加されることによりレーザ媒質を励起し、レーザ共振器１の出力鏡より、出力レーザ光６が照射される。
【００２３】
一方、レーザ共振器１の終端鏡にはレーザ光の約１％前後を透過する性質を有する部分透過鏡が取りつけられており、出力レーザ光６に比例した検出レーザ光７が取り出される。
【００２４】
パワー検出部３は、例えばサーモパイルからなる微少パワー検出器などで構成されていて、図示しない積分球の出力ポートからのレーザ光に比例した電圧を出力する。
【００２５】
検出レーザ光７はパワー検出部３に入力し、レーザ光に比例した電圧に変換されて出力する。
【００２６】
比較制御部５では、照射指令部４よりの所定レーザ光の出力指令値とパワー検出部３の出力電圧から差動増幅器８により偏差信号を得た後に、加算器９で偏差信号と出力指令値を加算し、出力される。
【００２７】
ここで、比例制御部５の一部を構成するフィードバック切替部１０は、入力した照射指令部４よりの出力指令値であるレーザ出力のパワー指令値が、予め設定された値以上の場合に、差動増幅器８と加算器９の間にあるスイッチ１１を閉となしフィードバック制御を有効とする。
【００２８】
また、フィードバック切替部１０は、入力した照射指令部４よりの出力指令値であるレーザ出力のパワー指令値が、予め設定された値未満の場合に、差動増幅器８と加算器９の間にあるスイッチ１１を開となしフィードバック制御を無効とする。
【００２９】
この理由として、出力レーザ光６の出力パワーを大きくする場合、レーザ媒質を励起するための注入エネルギーを増加させるが、ガスレーザなどの放電励起では注入エネルギーが増加すると放電が不安定となり、レーザ光６の出力パワー安定化のためフィードバック制御を必要とするためである。そして、出力パワーが大きい場合、比較制御部５の出力信号に発生するオーバーシュートやハンチングは、出力パワーに比較すると小さく無視できるため、出力レーザ光６の出力パワーの安定性を損なうことはない。
【００３０】
また、出力レーザ光６の出力パワーが小さい場合、励起のための注入エネルギーが小さいため、ガスレーザなどの放電励起でも放電が安定しており、フィードバック制御を無効としても、ほぼ安定した出力レーザ光６の出力パワーが得られる。
【００３１】
この比較制御部５の出力信号により、高電圧電源２の出力電圧あるいは出力電流を制御して、出力レーザ光６の出力パワーをほぼ一定に保持する。
【００３２】
なお、前記はガスレーザを例に説明したが、適切であればＹＡＧレーザなどいかなる発振器を用いても良い。
【００３３】
また、上記では、フィードバック切替部１０は、入力した照射指令部４よりの出力指令値であるレーザ出力のパワー指令値が、予め設定された値以上の場合にフィードバック制御を有効にして、設定された値未満の場合にフィードバック制御を無効にすることを説明したが、種々の状況で、入力した照射指令部４よりの出力指令値であるレーザ出力のパワー指令値が、予め設定された値を超えた場合にフィードバック制御を有効にして、設定された値以下の場合にフィードバック制御を無効にしてもよい。
【００３４】
以上のように、照射指令部４からの出力指令値であるレーザ出力のパワー指令値が、予め設定された値を超えた場合には、差動増幅器８と加算器９の間にあるスイッチ１１を閉となしフィードバック制御を行い、照射指令部４からの出力指令値であるレーザ出力のパワー指令値が、予め設定された値以下の場合には、差動増幅器８と加算器９の間にあるスイッチ１１を開となしフィードバック制御を行わないように制御することにより、出力指令値であるレーザ出力のパワー指令値によらず、安定した出力レーザ光を出力することができるのである。
【００３５】
（実施の形態２）
本実施の形態において、実施の形態１と同じ構成については同じ符合を付し、その説明を省略する。
【００３６】
次に動作について説明する。
【００３７】
本実施の形態において、実施の形態１と異なる動作は、比例制御部５のフィードバック切替部１０は、照射指令部４よりの出力指令値であるレーザ出力のパルス周波数成分が予め設定された値以下の場合に、差動増幅器８と加算器９の間にあるスイッチ１１を閉となしフィードバック制御を有効とし、照射指令部４よりの出力指令値であるレーザ出力のパルス周波数成分が予め設定された値より高い場合に、差動増幅器８と加算器９の間にあるスイッチ１１を開となしフィードバック制御を無効とする点である。
【００３８】
出力レーザ光６がパルス出力での加工用途として、出力レーザ光６の出力周波数が低い場合は加工ワークの厚みが厚い加工用途に主に使用され加工速度が比較的低く、この場合は出力レーザ光６の平均出力パワーの長時間安定性が求められるため、フィードバック制御を有効とする。この理由は、比較制御部５の出力信号に発生するオーバーシュートやハンチングの加工結果への影響は加工速度が低いため無視できるからである。
【００３９】
また、出力レーザ光６の出力周波数が高い場合は、加工ワークの厚みが薄い加工用途に主に使用され加工速度は高く、この場合は比較制御部５の出力信号に発生するオーバーシュートやハンチングが加工開始の加工面を乱すことがあるため、フィードバック制御を無効として、比較制御部５の出力信号に発生するオーバーシュートやハンチングを防止する。
【００４０】
以上のように、照射指令部４からの出力指令値であるレーザ出力のパルス周波数成分が、予め設定された値以下の場合には、差動増幅器８と加算器９の間にあるスイッチ１１を閉となしフィードバック制御を行い、照射指令部４からの出力指令値であるレーザ出力のパルス周波数成分が、予め設定された値より高い場合には、差動増幅器８と加算器９の間にあるスイッチ１１を開となしフィードバック制御を行わないように制御することにより、出力指令値であるレーザ出力のパルス周波数成分によらず加工用途に適した、安定した出力レーザ光を出力することができるのである。
【００４１】
（実施の形態３）
本実施の形態において、実施の形態１と同じ構成については同じ符合を付し、その説明を省略する。
【００４２】
次に動作について説明する。
【００４３】
本実施の形態において、実施の形態１と異なる動作は、比例制御部５のフィードバック切替部１０は、照射指令部４よりの出力指令値であるレーザ出力のパルスデューティ成分が予め設定された値以上の場合に、差動増幅器８と加算器９の間にあるスイッチ１１を閉となしフィードバック制御を有効とし、照射指令部４よりの出力指令値であるレーザ出力のパルスデューティ成分が予め設定された値より低い場合に、差動増幅器８と加算器９の間にあるスイッチ１１を開となしフィードバック制御を無効とする点である。ここで、パルスデューティ成分が低い状態ということは、出力レーザ光６の出力期間が停止期間に比較して短いことを意味する。
【００４４】
出力レーザ光６がパルス出力での加工用途として、出力レーザ光６の出力デューティが高い場合は切断加工や溶接加工に主に使用され加工速度が比較的低く、この場合は出力レーザ光６の平均出力パワーの長時間安定性が求められるためフィードバック制御を有効とする。この理由は、比較制御部５の出力信号に発生するオーバーシュートやハンチングの加工結果への影響は加工速度が低いため無視できるからである。
【００４５】
また、出力レーザ光６の出力デューティが低い場合はスクライブ加工などに使用されることがあり、この場合はパルス出力の瞬時のピーク値が一定であることが要求されるため、フィードバック制御を無効として比較制御部５の出力信号に発生するオーバーシュートやハンチングを防止するのである。
【００４６】
以上のようにレーザ発振装置を構成することにより、出力指令値であるレーザ出力のパルスデューティ成分によらず加工用途に適した、安定した出力レーザ光を出力することができる。
【００４７】
（実施の形態４）
図２において、２０は加工ワーク、２１は加工テーブル、２２はレーザ加工トーチ、２３はサーボモータ、２４はボールネジ、２５は数値制御装置、２６はレーザ発振装置を示す。
【００４８】
以上のように構成されたレーザ加工機について、その動作を説明する。
【００４９】
加工ワーク２０を加工テーブル２１に固定する。レーザ加工トーチ２２は加工ワーク２０に対し相対的に３次元の移動を可能にする３軸の駆動手段であるサーボモータ２３とボールネジ２４によって数値制御装置２５より位置を制御される。レーザ発振装置２６より出力されたレーザ光２８は全反射ミラー２７などを経由しレーザ加工トーチ２２に導かれる。レーザ光２８はレーザ加工トーチ２２の集光レンズにより加工ワーク２０上に集光され切断加工や溶接加工、スクライブ加工などを実現する。
【００５０】
レーザ発振装置２５に、実施の形態１〜３によるレーザ発振装置を用いる。
【００５１】
以上のようにレーザ加工機を構成することにより、加工ワーク２０の材質や、加工方法によらず１台のレーザ加工機で安定した加工を行うことができる。
【００５２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、比例制御部は照射指令部よりの出力指令値のパワー成分によって、フィードバック制御の有無を切り替えることにより、出力指令値のパワー成分によらず、安定した出力レーザ光を出力することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１〜３における構成図
【図２】同実施の形態４における構成図
【図３】従来のレーザ発振装置における構成図
【符号の説明】
３パワー検出部
４照射指令部
５比例制御部
２１加工テーブル
２２レーザ加工トーチ
２３サーボモータ
２４ボールネジ
２５数値制御装置
２６レーザ発振装置[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a laser oscillation device and a laser processing machine.
[0002]
[Prior art]
In recent years, laser oscillators and laser processing machines have been put to practical use for cutting and welding of various materials and shapes because of the feature that workpieces can be processed in a non-contact manner and with little thermal influence. It is increasing.
[0003]
This will be described below with reference to the drawings.
[0004]
FIG. 3 shows a conventional laser oscillation apparatus. Reference numeral 101 denotes a laser resonator which excites a laser medium to output an output laser beam 106 and outputs a detection laser beam 107 to a power detection unit 103. Reference numeral 102 denotes a high voltage power supply unit which receives an output from the adder 109 and outputs a high voltage to the laser resonator 101. A voltage proportional to the output laser beam 106 is output from the power detection unit 103 to the differential amplifier 108.
[0005]
A comparison control unit 105 includes a differential amplifier 108 and an adder 109. The differential amplifier 108 receives the output command value from the irradiation command unit 104 and the voltage from the power detection unit 103, and outputs them to the adder 109. The adder 109 receives outputs from the irradiation command unit 104 and the differential amplifier 108 and outputs them to the high voltage power supply unit 102.
[0006]
The operation of the laser oscillation apparatus configured as described above will be described.
[0007]
The laser medium is excited by applying a high voltage to the laser resonator 101 from the high voltage power supply unit 102, and the output laser beam 106 is irradiated from the output mirror of the laser resonator 101.
[0008]
On the other hand, a partial transmission mirror having a property of transmitting about 1% of the laser beam is attached to the terminal mirror of the laser resonator 101, and a detection laser beam 107 proportional to the output laser beam 106 is extracted.
[0009]
The detection laser beam 107 is incident on an integrator attached to the input of the power detection unit 103, diffuses, and then converted into a voltage proportional to the output laser beam 106 by a power detector composed of a thermopile. 105 is output.
[0010]
In the comparison control unit 105, the output command value of the predetermined laser beam from the irradiation command unit 104 and the output voltage of the power detection unit 103 are input to the differential amplifier 108 to obtain a deviation signal, and then the adder 109 performs the differential amplifier. The deviation signal from 108 and the output command value from the irradiation command unit 104 are added and output to the high voltage power supply unit 102.
[0011]
The laser resonator 101 is controlled by controlling the output voltage or output current of the high voltage power supply 102 based on the output signal of the comparison control unit 105, and the output power of the output laser beam 106 is kept substantially constant (for example, patent Reference 1).
[0012]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2002-237638
[Problems to be solved by the invention]
However, since the response time of the power detection unit 103 is as slow as several ms in the conventional laser oscillation device, the feedback control response speed of the comparison control unit 105 is restricted, and the change rate of the output command value from the irradiation command unit 104 is fed back. When the control response speed is exceeded, overshoot or hunting occurs in the output signal of the comparison control unit 105, and the stability of the output power of the output laser beam 106 is reduced for a period of several tens to several hundreds of ms. Had.
[0014]
In recent precision processing and high-speed processing, a phenomenon in which the stability of the output power of the output laser beam 106 decreases for a period of several tens of ms to several hundreds of ms cannot be ignored.
[0015]
Conventionally, there is a power detector having a high response time of several μs, but a power detector having a high response is generally expensive and is not practical for application to a laser oscillation device or a laser processing machine.
[0016]
An object of the present invention is to provide a laser oscillation device that outputs a stable output laser beam and a laser processing machine capable of stable processing at a relatively low cost and for general use.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a laser oscillation device of the present invention includes a laser resonator that excites a laser medium and outputs output laser light, a power detection unit that puts detection laser light from the laser resonator, A differential amplifier that inputs a voltage proportional to the output laser beam from a power detector, an irradiation command unit that outputs an output command value of the laser beam to the differential amplifier, an output from the differential amplifier, and the irradiation An adder that inputs an output from the command unit; and a high-voltage power supply unit that inputs an output from the adder and outputs a high voltage to the laser resonator, and is provided between the differential amplifier and the adder. A switch is provided, and an output command value from the irradiation command unit is input. When the output command value is a laser power command value, the switch is closed when the output command value is equal to or greater than a preset value. And none The switch is not opened when the output command value is less than a preset value, or the output command value is higher than a preset value when the output command value is a pulse frequency component of laser output. The switch is opened, the switch is closed when the output command value is lower than a preset value, or the output command value is a pulse duty component of the laser output. A feedback switching unit is provided that closes the switch when the value is equal to or greater than a preset value, and opens the switch when the output command value is less than the preset value. Therefore, stable output laser light can be output.
[0018]
In addition, the laser processing machine of the present invention includes a processing table on which a workpiece is placed, a driving unit that moves at least one of the processing table and the laser processing torch, a numerical control device that controls the driving unit, and the laser oscillation described above. With this configuration, stable processing is possible with this configuration.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(Embodiment 1)
In FIG. 1, reference numeral 1 denotes a laser resonator that excites a laser medium to output an output laser beam 6 and outputs a detection laser beam 7 to a power detector 3. Reference numeral 2 denotes a high voltage power supply unit which receives an output from the adder 9 and outputs a high voltage to the laser resonator 1. A voltage proportional to the output laser beam 6 is output from the power detector 3 to the differential amplifier 8.
[0020]
Reference numeral 5 denotes a comparison control unit which includes a differential amplifier 8, an adder 109, a feedback switching unit 10 and a switch 11. The differential amplifier 8 receives the output command value from the irradiation command unit 4 and the voltage from the power detection unit 3, and outputs them to the adder 9 through the switch 11. Further, the feedback switching unit 10 inputs an output command value from the irradiation command unit 4 and controls opening and closing of the switch 11 according to the set value. The adder 9 receives outputs from the irradiation command unit 4 and the differential amplifier 8 and outputs them to the high voltage power supply unit 2.
[0021]
The operation of the laser oscillation apparatus configured as described above will be described.
[0022]
The laser resonator 1 excites the laser medium by applying a high voltage from the high voltage power supply unit 2, and the output laser beam 6 is irradiated from the output mirror of the laser resonator 1.
[0023]
On the other hand, a partial transmission mirror having a property of transmitting about 1% of the laser light is attached to the terminal mirror of the laser resonator 1, and a detection laser light 7 proportional to the output laser light 6 is taken out.
[0024]
The power detection unit 3 is composed of, for example, a micro power detector made of a thermopile, and outputs a voltage proportional to laser light from an output port of an integrating sphere (not shown).
[0025]
The detection laser beam 7 is input to the power detection unit 3, converted into a voltage proportional to the laser beam, and output.
[0026]
In the comparison control unit 5, a deviation signal is obtained by the differential amplifier 8 from the output command value of the predetermined laser beam from the irradiation command unit 4 and the output voltage of the power detection unit 3, and then the deviation signal and the output command value are added by the adder 9. Is added and output.
[0027]
Here, the feedback switching unit 10 constituting a part of the proportional control unit 5 is configured such that when the power command value of the laser output, which is the output command value from the input irradiation command unit 4, is greater than or equal to a preset value, The switch 11 between the differential amplifier 8 and the adder 9 is closed and the feedback control is enabled.
[0028]
In addition, the feedback switching unit 10 is provided between the differential amplifier 8 and the adder 9 when the laser output power command value, which is an output command value from the irradiation command unit 4, is less than a preset value. A certain switch 11 is opened and feedback control is disabled.
[0029]
The reason for this is that when the output power of the output laser beam 6 is increased, the injection energy for exciting the laser medium is increased. However, in the discharge excitation of a gas laser or the like, the discharge becomes unstable when the injection energy increases, and the laser beam 6 This is because feedback control is required to stabilize the output power. When the output power is high, overshoot and hunting generated in the output signal of the comparison control unit 5 can be neglected as compared with the output power, so that the stability of the output power of the output laser beam 6 is not impaired.
[0030]
Further, when the output power of the output laser beam 6 is small, the injection energy for excitation is small, so that the discharge is stable even by discharge excitation of a gas laser or the like, and the output laser beam 6 is almost stable even if feedback control is disabled. Output power is obtained.
[0031]
The output voltage or output current of the high voltage power supply 2 is controlled by the output signal of the comparison control unit 5 so that the output power of the output laser beam 6 is kept substantially constant.
[0032]
In the above description, the gas laser is used as an example. However, any oscillator such as a YAG laser may be used if appropriate.
[0033]
In the above, the feedback switching unit 10 is set by enabling the feedback control when the power command value of the laser output that is the output command value from the input irradiation command unit 4 is equal to or greater than a preset value. In the various situations, the power command value of the laser output that is the output command value from the irradiation command unit 4 is set to a preset value. The feedback control may be validated when the value is exceeded, and the feedback control may be invalidated when the value is equal to or less than a set value.
[0034]
As described above, when the power command value of the laser output, which is the output command value from the irradiation command unit 4, exceeds a preset value, the switch 11 between the differential amplifier 8 and the adder 9. When the power command value of the laser output, which is the output command value from the irradiation command unit 4, is equal to or less than a preset value, feedback control is performed between the differential amplifier 8 and the adder 9. By controlling a certain switch 11 to be open and not performing feedback control, stable output laser light can be output regardless of the power command value of the laser output that is the output command value.
[0035]
(Embodiment 2)
In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0036]
Next, the operation will be described.
[0037]
In the present embodiment, the operation different from that of the first embodiment is that the feedback switching unit 10 of the proportional control unit 5 is such that the pulse frequency component of the laser output that is the output command value from the irradiation command unit 4 is equal to or less than a preset value. In this case, the switch 11 between the differential amplifier 8 and the adder 9 is closed and the feedback control is enabled, and the pulse frequency component of the laser output that is the output command value from the irradiation command unit 4 is preset. When the value is higher than the value, the switch 11 between the differential amplifier 8 and the adder 9 is opened and the feedback control is invalidated.
[0038]
As a processing application in which the output laser beam 6 is a pulse output, when the output frequency of the output laser beam 6 is low, it is mainly used for a processing application with a thick workpiece, and the processing speed is relatively low. Since the long-term stability of the average output power of 6 is required, the feedback control is made effective. This is because the influence of overshoot and hunting generated in the output signal of the comparison control unit 5 on the processing result can be ignored because the processing speed is low.
[0039]
In addition, when the output frequency of the output laser beam 6 is high, it is mainly used for processing applications where the workpiece is thin, and the processing speed is high. In this case, overshoot and hunting generated in the output signal of the comparison control unit 5 occur. Since the machining surface at the start of machining may be disturbed, feedback control is disabled and overshoot and hunting generated in the output signal of the comparison control unit 5 are prevented.
[0040]
As described above, when the pulse frequency component of the laser output that is the output command value from the irradiation command unit 4 is equal to or less than a preset value, the switch 11 between the differential amplifier 8 and the adder 9 is turned on. When the pulse frequency component of the laser output which is the output command value from the irradiation command unit 4 is higher than a preset value, the feedback control is performed between the differential amplifier 8 and the adder 9. By controlling the switch 11 so as not to open and perform feedback control, it is possible to output stable output laser light suitable for machining applications regardless of the pulse frequency component of the laser output that is the output command value. is there.
[0041]
(Embodiment 3)
In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof is omitted.
[0042]
Next, the operation will be described.
[0043]
In the present embodiment, the operation different from the first embodiment is that the feedback switching unit 10 of the proportional control unit 5 is such that the pulse duty component of the laser output that is the output command value from the irradiation command unit 4 is equal to or greater than a preset value. In this case, the switch 11 between the differential amplifier 8 and the adder 9 is closed and the feedback control is enabled, and the pulse duty component of the laser output, which is the output command value from the irradiation command unit 4, is preset. When the value is lower than the value, the switch 11 between the differential amplifier 8 and the adder 9 is opened and the feedback control is invalidated. Here, the state where the pulse duty component is low means that the output period of the output laser beam 6 is shorter than the stop period.
[0044]
As a processing application in which the output laser beam 6 is pulse output, when the output duty of the output laser beam 6 is high, it is mainly used for cutting and welding, and the processing speed is relatively low. In this case, the average of the output laser beam 6 Feedback control is effective because long-term stability of output power is required. This is because the influence of overshoot and hunting generated in the output signal of the comparison control unit 5 on the processing result can be ignored because the processing speed is low.
[0045]
Also, when the output duty of the output laser beam 6 is low, it may be used for scribe processing or the like. In this case, the instantaneous peak value of the pulse output is required to be constant. This prevents overshoot and hunting that occur in the output signal of the comparison control unit 5.
[0046]
By configuring the laser oscillation device as described above, it is possible to output stable output laser light suitable for processing applications regardless of the pulse duty component of the laser output that is the output command value.
[0047]
(Embodiment 4)
In FIG. 2, 20 is a workpiece, 21 is a machining table, 22 is a laser machining torch, 23 is a servo motor, 24 is a ball screw, 25 is a numerical control device, and 26 is a laser oscillation device.
[0048]
The operation of the laser processing machine configured as described above will be described.
[0049]
The workpiece 20 is fixed to the machining table 21. The position of the laser processing torch 22 is controlled by a numerical controller 25 by a servo motor 23 and a ball screw 24 that are three-axis driving means that enables a three-dimensional movement relative to the workpiece 20. The laser light 28 output from the laser oscillation device 26 is guided to the laser processing torch 22 via the total reflection mirror 27 and the like. The laser beam 28 is condensed on the workpiece 20 by the condenser lens of the laser processing torch 22 to realize cutting processing, welding processing, scribing processing, and the like.
[0050]
The laser oscillation device according to the first to third embodiments is used for the laser oscillation device 25.
[0051]
By configuring the laser processing machine as described above, stable processing can be performed with one laser processing machine regardless of the material of the workpiece 20 and the processing method.
[0052]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, according to the present invention, the proportional control unit switches the presence or absence of feedback control according to the power component of the output command value from the irradiation command unit, so that it does not depend on the power component of the output command value. Stable output laser light can be output.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram according to Embodiments 1 to 3 of the present invention. FIG. 2 is a configuration diagram according to Embodiment 4. FIG. 3 is a configuration diagram of a conventional laser oscillation apparatus.
3 Power detection unit 4 Irradiation command unit 5 Proportional control unit 21 Processing table 22 Laser processing torch 23 Servo motor 24 Ball screw 25 Numerical control device 26 Laser oscillation device

Claims

A laser resonator that excites a laser medium and outputs an output laser beam, a power detector that puts a detection laser beam from the laser resonator, and a difference that inputs a voltage proportional to the output laser beam from the power detector A dynamic amplifier, an irradiation command unit that outputs an output command value of the laser light to the differential amplifier, an adder that inputs an output from the differential amplifier and an output from the irradiation command unit, and the adder And a high voltage power supply unit that outputs a high voltage to the laser resonator, a switch provided between the differential amplifier and the adder, and an output command value from the irradiation command unit When the output command value is a power command value for laser output, the switch is closed when the output command value is greater than or equal to a preset value, and the output command value is less than the preset value. If the above Laser oscillator provided with open and forms a feedback switching section switches.

A laser resonator that excites a laser medium and outputs an output laser beam, a power detector that puts a detection laser beam from the laser resonator, and a difference that inputs a voltage proportional to the output laser beam from the power detector A dynamic amplifier, an irradiation command unit that outputs an output command value of the laser light to the differential amplifier, an adder that inputs an output from the differential amplifier and an output from the irradiation command unit, and the adder And a high voltage power supply unit that outputs a high voltage to the laser resonator, a switch provided between the differential amplifier and the adder, and an output command value from the irradiation command unit When the output command value is a pulse frequency component of laser output, the switch is opened when the output command value is higher than a preset value, and the output command value is lower than a preset value. Place Laser oscillator provided with a feedback switching section for forming a closed the switch.

A laser resonator that excites a laser medium and outputs an output laser beam, a power detector that puts a detection laser beam from the laser resonator, and a difference that inputs a voltage proportional to the output laser beam from the power detector A dynamic amplifier, an irradiation command unit that outputs an output command value of the laser light to the differential amplifier, an adder that inputs an output from the differential amplifier and an output from the irradiation command unit, and the adder And a high voltage power supply unit that outputs a high voltage to the laser resonator, a switch provided between the differential amplifier and the adder, and an output command value from the irradiation command unit When the output command value is a pulse duty component of laser output, the switch is closed when the output command value is greater than or equal to a preset value, and the output command value is less than the preset value. Place Laser oscillation device of the switch is provided to open and forms a feedback switching portion.

4. A laser oscillation device according to claim 1, wherein a machining table on which a workpiece is placed, a drive unit that moves at least one of the machining table and the laser machining torch, a numerical controller that controls the drive unit, and the laser oscillation device according to claim 1. Laser processing machine equipped with.