JPH0567834A - 金属蒸気レーザー装置の放電監視装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】放電管の放電状態を常時表示メータ等により表
示し、放電不良時には自動的に警報を発し、かつ、レー
ザー装置の運転停止及びガス置換の開始信号を発して、
運転の自動化を行なう金属蒸気レーザー装置の放電監視
装置を提供する。 【構成】放電管８と並列に設置した充電抵抗９に流れる
電流を検出する電流検出手段と、この電流信号を入力し
て当該電流信号のスタート地点を検出してこのスタート
地点から所定の設定時間後の電流値を保持する保持手段
及び保持した電流値を放電毎に更新する保持解除手段か
らなる電流量換算装置１２と、前記保持した電流値の表
示装置と、前記電流値が所定の設定値を超えた場合に前
記放電管における放電が不良と判定して警報及び金属蒸
気レーザー装置への運転停止の信号を発する警報装置１
４と、放電管の放電が不成立の時に前記電流量換算装置
１２を停止させる放電不成立時切離し装置を具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は金属蒸気レーザー装置に
おける放電状態の監視，制御に係り、特に放電状態の良
否判定を運転員による放電管の放電状態を直接的な目視
確認により行なうことなく、表示メータ等の指示値によ
り判断ができる金属蒸気レーザー装置の放電監視装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に金属蒸気レーザー装置は図６の回
路構成図に示すように、高真空の放電管内に封入した純
金属を高周波放電により加熱して金属蒸気を形成すると
共に、同時にレーザー媒質となるプラズマを生成して所
定の波長を有するレーザー光を発振させるものである。
この金属蒸気レーザー装置１は、直流電源に並列に接続
された直流電荷の脈流を除去する平滑コンデンサ２と、
この下流側で前記直流電源に直列に設けられて前記直流
電荷を約倍電圧として充電する共振充電チョーク回路３
及び充電コンデンサ４と、前記共振充電チョーク回路３
の下流側で電源と並列に接続したクリッパ回路５及び高
周波・高電圧スイッチ６と、さらに、前記充電コンデン
サ４の下流側にはピーキングコンデンサ７と放電管８及
び充電抵抗９が並列に接続されて構成されている。

【０００３】この金属蒸気レーザー装置１において、数
ｋから数十ｋＶの直流電源から供給された直流電荷は、
平滑コンデンサ２において脈流が除去され、共振充電チ
ョーク回路３と充電コンデンサ４の共振により約倍電圧
として充電コンデンサ４に充電される。この後に高周波
・高電圧スイッチ６をＯＮさせると、充電コンデンサ４
の電荷は高周波・高電圧スイッチ６を経由してピーキン
グコンデンサ７へ電荷移動する。その結果、放電管８の
両端に高電圧が印加されて放電管８の放電が成立する。
なお、充電抵抗９には前記充電コンデンサ４への充電時
の充電電流と、放電管８の放電時には分流電流が流れ
る。また放電管８の放電が終了すると電圧反転が発生し
て高周波・高電圧スイッチ６に逆電圧が加わる。この逆
電圧は、クリッパ回路５により吸収されて、高周波・高
電圧スイッチ６に逆電流が流れ込むのを防止している。
なお、この図６では、共振充電方式の回路で示している
が、放電管８と並列に設置した充電抵抗９に流れる電流
は、他の充電方式を用いても同様となる。また放電管８
における放電には高純度のネオンガスをバッファガスと
して使用するが、放電管８内にネオンガス以外の不純物
が多く存在するようになると、放電管８内の放電が阻害
されて次第に放電が細くなり、ついには放電不成立とな
って放電管８と並列に設けた充電抵抗９の方に電流が流
れることになる。その際には放電管８内の不純物を一旦
排気して、正常なバッファガスに交換するガス置換作業
を行う必要がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】放電管８における放電
状態の良否判定とその監視は、運転員が定期的に金属蒸
気レーザー装置１を見回り、目視により放電状態を確認
して放電の良否と運転継続の判断及びガス置換作業を行
なっていた。

【０００５】しかしながらこの方法では、放電不良の発
見が遅れて放電不成立の状態が長く続いてしまう可能性
があり、この場合には金属蒸気レーザー装置１に大きな
負担をかけることになる。また、定期的な見回りによる
放電状態の監視作業は、運転員の負担を大きくしてい
た。

【０００６】本発明の目的とするところは、放電管の放
電状態を常時表示メータ等により表示すると共に、放電
不良時には自動的に警報を発し、かつ、金属蒸気レーザ
ー装置の運転停止及びガス置換の開始信号を発して、運
転の自動化を行なう金属蒸気レーザー装置の放電監視装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】放電管と並列に設置した
充電抵抗に流れる電流を検出する電流検出手段と、この
電流信号を入力して当該電流信号のスタート地点を検出
してこのスタート地点から所定の設定時間後の電流値を
ホールドするホールド手段及びホールドした電流値を放
電毎に更新するホールド解除手段からなる電流量換算装
置と、前記ホールドした電流値を表示する表示装置と、
ホールドした前記電流値が所定の設定値を超えた場合に
前記放電管における放電が不良と判定して警報及び金属
蒸気レーザー装置への運転停止の信号を発する警報装置
と、前記放電管の放電が不成立の時に前記電流量換算装
置を停止させる放電不成立時切離し装置を具備する。

【０００８】

【作用】充電抵抗に流れる分流電流は、放電管における
放電が良好であると、その波高値と流れる時間が小さ
い。しかし放電不良の際には、波高値、持続時間共に大
きくなる。この電流信号を放電監視装置のカレントプロ
ーブにより検出し、電流量換算装置において電流信号の
波形から放電の良否を判別する。即ち、電流信号による
電圧波形において、予めノイズ等を除去するためのオフ
セットラインを超えたスタート地点Ｂを設定し、このス
タート地点Ｂより所定の設定時間Ｃを経過した時点の波
形上の電流値をホールドしてアナログの出力信号として
出力する。この電流値は放電管の放電が良好な時には小
さく、放電不良時には大きな値となる。またこの出力信
号は、表示メータにより表示され、運転員はこの指針を
監視して、指針が所定値以下にあれば放電良好、所定値
を超えれば放電不良と判別する。

【０００９】さらに、この出力信号は警報装置にも入力
され、警報装置において予め設定されている設定値を超
えた場合には、放電不良と判断して警報を発して運転員
に報知すると共に、前記金属蒸気レーザー装置に対する
運転停止信号及びガス置換の信号等を出力する。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例を図面を参照して説明す
る。なお、上記した従来技術と同じ構成部分については
同一符号を付して詳細な説明は省略する。図１はブロッ
ク構成図で、放電監視装置10は、金属蒸気レーザー装置
１において放電管８と並列接続されている充電抵抗９に
配設して、前記充電コンデンサ４への充電時の充電電流
及び放電管８の放電時に流れる分流電流を検出する電流
検出手段であるカレントプローブ11と、この出力である
電流信号を入力して、放電管８の放電時における電流信
号のスタート地点を検出してこのスタート地点から所定
の設定時間後の電流値をホールドするホールド手段及び
ホールドした電流値を放電毎に更新するホールド解除手
段からなり、その出力をアナログ信号とする電流量換算
装置12と、このホールドした電流値を表示して放電の良
否判別を表示する表示手段である表示メータ13と、同じ
く電流量換算装置12からの出力信号を入力して、これが
設定値を超えたことにより放電不良と判断して警報を発
すると共に、前記金属蒸気レーザー装置１の直流電源を
遮断する等の運転停止及びガス置換の信号を出力する警
報装置14と、前記金属蒸気レーザー装置１において直流
電源が低電圧等で放電不良の場合に、前記電流量換算装
置12の作動を停止する信号を発する放電不成立時切離し
装置15から構成されている。

【００１１】この内、電流量換算装置12は、図２の回路
構成図に示すようにカレントプローブ11からの電流信号
を入力する入力端子16と、放電不成立時切離し接点17及
びオペアンプ18、このオペアンプ18で増幅された電圧信
号の波形において、オフセットしたスタート地点を検出
して所定の設定時間後の値をホールドし、アナログの電
流値として出力するホールド手段であるサンプルホール
ド回路19及び前記スタート地点からの設定時間の設定と
前記サンプルホールド回路19においてホールドした電流
値を放電毎に更新するホールド解除手段である単マルチ
バイブレータ20、さらに、前記サンプルホールド回路19
の出力信号を外部へ取出す出力端子21で構成されてい
る。

【００１２】次に上記構成による作用について説明す
る。金属蒸気レーザー装置１の運転による放電管８にお
ける放電は上記した従来技術と同様に行われる。この時
に放電管８と並列に接続されている充電抵抗９には、充
電コンデンサ４の充電時の充電電流と、放電管８の放電
時の文流電流が流れる。この内の充電電流は低電圧であ
るが、放電管８の放電時に流れる分流電流は充電電流に
比較して高く、しかも放電管８における放電の状態によ
りその内容が異なる。即ち、放電管８における放電が良
好であると、この時の分流電流として電流量換算装置12
に入力される電流信号の波形は、図３の放電良好時の電
圧波形図に示すように、その波高値と時間がいずれも小
さい。しかしながら放電不良の際には、図４の放電不良
時の電圧波形図に示すように、その波高値は、放電良好
時の略倍近くに大きく、かつ、持続時間も長くなる。

【００１３】本発明はこの現象に着目したもので、前記
金属蒸気レーザー装置１の充電抵抗９に流れる分流電流
の電流信号を放電監視装置10におけるカレントプローブ
11により取出し、電流量換算装置12においてその電流波
形から放電の良否を判別する。即ち、図５の検出された
分流電流の電圧波形図に示すように、電流量換算装置12
に入力された電流信号は、オペアンプ18で増幅し、この
電圧波形において、予め設定した前記充電電流や環境か
らのノイズを除去するためのオフセットＡを超えた位置
をスタート地点Ｂとして設定し、前記サンプルホールド
回路19及び単マルチバイブレータ20により、このスター
ト地点Ｂより所定の設定時間Ｃを経過した時点の電圧値
Ｄをホールドして電流値として出力する。この電流値Ｄ
は、放電が良好の時には波高値，持続時間共に小さいた
め小さく、放電不良時には大きな値を呈す。

【００１４】また放電管８における放電は、繰返し放電
であるため電流値Ｄのホールドは次の放電までとする必
要があり、次の放電時にはホールド解除手段である単マ
ルチバイブレータ20により電流値Ｄホールドの初期化を
行う。なお、電流量換算装置12における電流波形の変換
の方法としては、電流波形を積分して比較するものもあ
るが、この方法では平均電流とした場合に極めて微少な
値となるため、ノイズの影響等を考慮すると有効な手段
とはいえない。電流量換算装置12より出力されたアナロ
グ電流値である出力信号は、先ず表示メータ13により表
示される。運転員はこの表示メータ13の指針を監視し
て、指針が所定値以下であれば放電良好、所定値を超え
た場合には放電不良と容易に判別できる。

【００１５】さらに、電流量換算装置12の出力信号は警
報装置14にも入力され、警報装置14において予め設定さ
れている設定値をこの電流値が超えた場合には、放電不
良と判断して警報を発すると共に、前記金属蒸気レーザ
ー装置１に対する運転停止信号及び必要に応じてガス置
換信号等を出力する。また前記金属蒸気レーザー装置１
においては、運転開始及び停止時の放電が成立しないよ
うな低電圧時等には充電抵抗９の分流電流が極端に増加
するため、この現象を放電監視装置10において放電不良
であると誤判断しないように、金属蒸気レーザー装置１
の直流電源が低電圧等の理由で放電管８における主放電
が不成立の時には、放電不成立時切離し回路15により放
電不成立時切離し接点17を開路して電流量換算装置12の
作動を停止させる。この放電監視装置10は、必要に応じ
て金属蒸気レーザー装置１より遠隔にある運転員の常駐
場所に配置しておくことで、金属蒸気レーザー装置１の
放電状態が特別な経験を必要とせずに適切に常時監視す
ることができ、また放電管８内の不純物により放電不良
が生じても、放電管８内の不純物の排気と正常なバッフ
ァガス交換を行うガス置換作業等の指令を自動的に行う
ことができる。

【００１６】

【発明の効果】以上本発明によれば、金属蒸気レーザー
装置における放電状態の良否が、遠隔地において運転員
が表示メータ等の表示手段により直接目視によって確
認、判定することができ、かつ、放電不良発生時には自
動的に警報を発する他、金属蒸気レーザー装置の運転停
止やバッファガス交換指令等を行なうことができる。従
って定期的な見回りによる放電状態の監視作業が不要と
なり、運転員の負担を軽減して金属蒸気レーザー装置の
稼働率と信頼性を向上する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の放電監視装置のブロック構成図。

【図２】本発明の電流量換算装置の回路構成図。

【図３】放電良好時の電圧波形図。

【図４】放電不良時の電圧波形図。

【図５】検出された分流電流の電圧波形図。

【図６】金属蒸気レーザー装置の回路構成図。

【符号の説明】

８…放電管、９…充電抵抗、10…放電監視装置、11…カ
レントプローブ、12…電流量換算装置、13…表示メー
タ、14…警報装置、15…放電不成立時切離し装置、17…
放電不成立時切離し接点、19…サンプルホールド回路、
20…単マルチバイブレータ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 金属蒸気レーザー装置における放電管に
   並列に設置した充電抵抗に流れる電流を検出する電流検
   出手段と、この電流検出手段の検出信号を入力して放電
   管の放電時における電流信号のスタート地点を検出して
   このスタート地点から所定の設定時間後の電流値をホー
   ルドするホールド手段及びホールドした電流値を放電毎
   に更新するホールド解除手段からなる電流量換算装置
   と、前記ホールドした電流値を表示する表示装置と、前
   記ホールドした電流値が設定値を超えた場合に前記放電
   管における放電が不良と判定して警報及び金属蒸気レー
   ザー装置への運転停止の信号等を発する警報装置と、放
   電管の放電が不成立の時に前記電流量換算装置を停止さ
   せる放電不成立時切離し装置からなり、前記金属蒸気レ
   ーザー装置の放電状態を遠方より監視制御することを特
   徴とした金属蒸気レーザー装置の放電監視装置。