JPH0439982A - レーザ発振器 - Google Patents

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、切断、溶接、熱処理などのためにレーザ光を
発生させるレーザ発振器に関するものである。

従来の技術 一般的なレーザ発振器の構成について第１図を参照して
説明する。１個または複数個の放電管からなる放電管群
ｌには、各放電管ことに陽極２と陰極３からなるｌ絹の
放電電極が具備されている。

第１図において２組の放電管は対称的に配設されて放電
部が形成され、それぞれに高電圧型＃！４ｈ）ら電流が
供給される。また、放電管群ｌの両端には出力ミラー５
、終端ミラー６が配設されて光共振器を形成している。

さらに、放電管群１の両端部分の陰極電極３．３近傍と
中央部の陽極電極２間は略Ｅ字型循環管体７により接続
されてガス循環路が形成されている。この循環管体７に
はガスを循環させる送風機８や、ガスを冷却する熱交換
器９が配設されている。また、前記放電管群ｌには放電
管ごとに前記陽極２と陰極３の間にある放電管の外周に
陽極２または陰極３と電気的に接続された放電開始補助
リングｌＯまたは放電開始補助管１０が設けられている
。

第５図は、従来のスイッチング高圧電Ｒ４の構成を示す
ブロック図である。３相２００ｖを整流スタック１１で
受は整流した後、１次側平滑コンデンサ１２で電圧リプ
ルを低減し、スイッチング素子１３てスイッチングして
パルス信号に変換し、高周波トランス１５に電力を電送
する。高周波トランス１５ては電力を２次側に電送する
とともに２次側に高電圧を発生させ、高速高圧整流器１
６で整流したあと、高圧コンデンサ１７て平滑し、放電
管ｌの陽極２と陰極３間に電圧が印加される。

一方、スイッチングオン時間を固定するスイッチングオ
ン時間設定回路（ＰＷＭ回路）１８の信号と、出力命令
設定回路２０からの指令に基づいてスイッチング周波数
を決定する出力設定回路１９　（ＦＭ回路）の信号とを
受けて、ドライブ回路１４ではスイッチングオン時間と
スイッチング周波数を決定しドライブ信号を発生して、
スイッチング素子１３のゲートに送る。

このように構成されているレーザ発振器は、ガス流方向
と放電方向とレーザ光の発振軸が同軸であるため光軸方
向から見たときに、その放電及びその放電によって形成
されろゲイン分布が同心で対称性がよい。従って、出力
されるレーザ光を用いて加工を行う場合加工性能が良い
とされている。

発明が解決しようとする課題 しかしながら、１次側の平滑コンデンサの端子間電圧が
変動すると２次側の出力電力がそれに応じて変動し、レ
ーザ出力も変動するという課題があった。

本発明は、このような従来のレーザ発振器の課題を考慮
し、１次側の平滑コンデンサの端子間電圧が変動しても
、２次側の出力電力がそれに応じて変動せず、レーザ出
力も変動しないレーザ発振器を提供することを目的とす
る。

課題を解決するための手段 本発明は、陽極と陰極を有する放電電極を備えた１個ま
たは複数個の放電管の放電群と、スイッチング素子及び
それより上流の一次側平滑コンデンサを有し、前記放電
管に電力を供給するスイッチング高圧電源と、前記放電
群の両端に配備されたレーザ共振用のミラーと、前記放
電電極の近傍で前記放電群に接続され、この放電群と共
にガス循環路を構成する循環管体と、前記ガス循環路に
レーザ媒質としてのガスを供給するガス供給装置とを備
えたレーザ発振器において、スイッチング周波数を変化
させて出力電力を調節することの出来る前記スイッチン
グ高圧電源の前記スイッチング素子より上流側に具備さ
れた前記一次側の平滑コンデンサの端子間電圧を検出す
る電圧検出手段を有し、その電圧検出手段により検出さ
れた電圧に対応して、前記スイッチング素子のスイッチ
ングオン時間を変化させて、その出力電力制御を行うこ
とを特徴とするレーザ発振器である。

作用 本発明は、スイッチング周波数を変化させて出力電力を
調節することの出来る、レーザ発振器の放電群に電力を
供給するスイッチング高圧電源のスイッチング素子より
上流の一次側の平滑コンデンサの端子間電圧を検出する
電圧検出手段により検出された電圧に対応して、スイッ
チング高圧電源のスイッチング素子のスイッチングオン
時間を変化させて、その出力電力制御が行う。

実施例 以下に本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第２図は、本発明の一実施例のスイッチング高圧電源の
回路である。同図において、電圧検出手段の一例として
の電圧検出回路２１は、スイッチング素子１３より上流
に存在する一次側の平滑コンデンサ１２の電圧を検出す
る手段である。また、基準電圧信号発生回路２３は、予
め決められた基準となる電圧を出力する回路であり、誤
差増幅器２２はその基準電圧信号と、前記電圧検出回路
２１からの出力信号とを入力し、その差を増幅する手段
である。スイッチングオン時間設定回路（ＰＷＭ回路）
１Ｂは、その増幅された差信号を入力し、それに対応し
たスイッチングオン時間信号を発生する手段である。な
お、放電管ｌ、陽極２、陰極３、整流スタック１１．１
次側平滑コンデンサ１２、スイッチング素子１３、ドラ
イブ回路１４、高周波トランス１５、高速高圧整流器１
６、高圧コンデンサ１７、出力設定回路１９、出力命令
設定回路２０は、第１図、第５図のものと同じであるの
で説明を省略する。

次に、本発明の主要な動作に付いて説明する。

第３図に、スイッチング高圧電源４の一次側平滑コンデ
ンサ１２の端子間電圧が基準電圧に対して＋側に振れた
場合（Ａ）、基準電圧時（Ｂ）、および−例に振れた場
合（Ｃ）に、ドライブ回路１４で発生する制御信号の例
を示した。第３図からも明らかなように、一次側平滑コ
ンデンサ１２の端子電圧が低下すると、電圧検出器２１
がそれを検出する。そして、誤差増幅器２２に人力され
る。

他方、基準電圧信号発生回路２３０基準電圧が誤差増幅
器２２に入力されるので、その降下差がスイッチングオ
ン時間設定回路１８へ入力される。

そこで、スイッチングオン時間設定回路１８は、電力が
一定になるように基準電圧に対する電圧降下分だけスイ
ッチングオン時間を延ばして出力する。ドライブ回路１
４は、そのそのスイッチングオン時間と、出力設定回路
１９からのスイッチング周波数で、スイッチング素子１
３をスイッチングする。また一次側平滑コンデンサ１２
の端子電圧が上昇すると、同様にして基準電圧に対する
電圧上昇分だけスイッチングオン時間を短縮して、出力
電力が一定になるように制御する。

つぎに、第４図に本発明を用いた場合と従来の方法の場
合について一次側平滑コンデンサ１２の端子電圧の変動
割合と出力電力の変動割合の関係の比較をした。この第
４図からも明白なように、一次側平滑コンデンサ１２の
端子電圧を検出し基準信号に対する変動幅に応じてスイ
ッチジグオン時間を制御することで、スイッチング高圧
電源からの出力電力は安定になり、レーザ出力は一次側
平滑コンデンサ１２の端子電圧に依存しないようになる
。

このように、一次側平滑コンデンサ１２の端子電圧を検
出し基準信号に対する変動幅に応じてスイッチングオン
時間を制御することで、出力電力は一次側平滑コンデン
サ１２の端子電圧に依存せず、レーザ出力も安定化する
。

発明の詳細 な説明したところから明らかなように、本発明は、スイ
ッチング高圧電源のスイッチング素子より上流側に具備
された一次側の平滑コンデンサの端子間電圧を検出する
電圧検出手段を有し、その電圧検出手段により検出され
た電圧に対応して、スイッチング素子のスイッチングオ
ン時間を変化させるので、一次側の平滑コンデンサの端
子間電圧が変動してもレーザ出力は変動せず、レーザ加
工の信頼性が著しく向上させることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るレーザ発振器の一実施例の構成を
示す概略断面図、第２図は同実施例の回路構成を示すブ
ロック図、第３図は一次側平滑コンデンサの端子間電圧
が基準電圧に対して＋側に振れた場合（Ａ）、基準電圧
時（Ｂ）および−側に撮れた場合（Ｃ）に、同実施例の
ドライブ回路で発生する制御信号を示すグラフ、第４図
は、本発明の場合と従来の場合について一次側平滑コン
デンサの電圧の変動割合と出力電力の変動割合の関係を
示すグラフ、第５図は従来のレーザ発振器の回路構成を
示すブロック図である。 ｌ・・・放電管群、２・・・陽極、３・・・陰極、４・
・・高圧電源、５・・・出力ミラー、６・・・終端ミラ
ー７・・・循環管体、８・・・送風器、９・・・熱交換
器、１０・・・放電開始補助リング、１１・・・整流ス
タック、１２・・・１次側平滑コンデンサ、１３・・・
スイッチング素子、１４・・・ドライブ回路、１５・・
・高周波トランス、１６・・・高速高圧整流器、１７・
・・高圧コンデンサ、１８・・・スイッチングオン時間
設定回路、１９・・・出力設定回路（ＦＭ回路）、２０
・・・出力命令設定回路、２１・・・電圧検出手段、２
２・・・誤差増幅器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 陽極と陰極を有する放電電極を備えた１個または複数個
   の放電管の放電群と、スイッチング素子及びそれより上
   流の一次側平滑コンデンサを有し、前記放電管に電力を
   供給するスイッチング高圧電源と、前記放電群の両端に
   配備されたレーザ共振用のミラーと、前記放電電極の近
   傍で前記放電群に接続され、この放電群と共にガス循環
   路を構成する循環管体と、前記ガス循環路にレーザ媒質
   としてのガスを供給するガス供給装置とを備えたレーザ
   発振器において、スイッチング周波数を変化させて出力
   電力を調節することの出来る前記スイッチング高圧電源
   の前記スイッチング素子より上流側に具備された前記一
   次側の平滑コンデンサの端子間電圧を検出する電圧検出
   手段を有し、その電圧検出手段により検出された電圧に
   対応して、前記スイッチング素子のスイッチングオン時
   間を変化させて、その出力電力制御を行うことを特徴と
   するレーザ発振器。