JPH0653579A - Laser power supply - Google Patents

Laser power supply

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JPH0653579A
JPH0653579A JP22338792A JP22338792A JPH0653579A JP H0653579 A JPH0653579 A JP H0653579A JP 22338792 A JP22338792 A JP 22338792A JP 22338792 A JP22338792 A JP 22338792A JP H0653579 A JPH0653579 A JP H0653579A
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lamp current
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Minoru Saito
実 斉藤
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Abstract

(57)【要約】 [目的]ランプ電流を精細に波形制御しかつ所望のピー
ク値を得る。 [構成]第1のレーザ電源回路20では、スイッチング
制御部36によりスイッチング・トランジスタ26をP
WM制御でスイッチング動作させ、所望の波形に制御さ
れた第1のランプ電流I1 を生成する。第2のレーザ電
源回路50では、充電用トランジスタ54および充電制
御部66によってコンデンサ58を予め設定された任意
の充電電圧まで充電し、放電用トランジスタ60および
放電制御部70によってコンデンサ58を予め設定され
た任意のタイミングで瞬時に放電させ、所望のピーク値
に制御された第2のランプ電流I2 を生成する。主制御
部80は第1および第2のレーザ電源回路20,50の
それぞれの動作を制御ないし統括する。
(57) [Summary] [Purpose] To precisely control the lamp current waveform and obtain a desired peak value. [Structure] In the first laser power supply circuit 20, the switching transistor 26 is controlled by the switching control unit 36.
The switching operation is performed under the WM control to generate the first lamp current I1 controlled to have a desired waveform. In the second laser power supply circuit 50, the charging transistor 54 and the charging control unit 66 charge the capacitor 58 to a preset charging voltage, and the discharging transistor 60 and the discharging control unit 70 preset the capacitor 58. Then, the second lamp current I2 controlled to a desired peak value is generated by instantaneously discharging at an arbitrary timing. The main controller 80 controls or controls the respective operations of the first and second laser power supply circuits 20 and 50.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、レーザ励起用のランプ
を点灯駆動するためのレーザ電源装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a laser power supply device for driving a laser excitation lamp for lighting.

【0002】[0002]

【従来の技術】レーザ励起用のランプは、YAGレーザ
やガラスレーザ等の光励起型固体レーザを光エネルギで
レーザ発振させるためのランプであり、キセノンランプ
やクリプトンランプ等がよく利用されている。
2. Description of the Related Art A laser excitation lamp is a lamp for oscillating a photoexcitation solid-state laser such as a YAG laser or a glass laser with optical energy, and a xenon lamp or a krypton lamp is often used.

【0003】この種のランプを駆動するための従来一般
のレーザ電源装置は、コンデンサに電気エネルギをいっ
たん蓄積してからその蓄積エネルギを瞬時に放電させ、
その放電電流をランプに供給してランプを点灯させ、そ
の発光エネルギをレーザ媒体に照射してレーザ発振を起
こすようにしている。
In a conventional general laser power supply device for driving a lamp of this type, electric energy is once stored in a capacitor and then the stored energy is discharged instantaneously.
The discharge current is supplied to the lamp to light the lamp, and the emitted energy is applied to the laser medium to cause laser oscillation.

【0004】最近は、励起ランプに多数のコンデンサを
バンク型式で並列接続し、それらのコンデンサ・バンク
を個別的に任意の充電電圧まで充電して、次々と放電さ
せることにより、それら多数のコンデンサ・バンクの放
電電流をシーケンス的に繋ぎ合わせるようにして1つの
所望のランプ電流波形を得ることも行われている。
Recently, a large number of capacitors are connected in parallel in a bank type to an excitation lamp, and the capacitors are individually charged to arbitrary charging voltages and then discharged one after another to thereby discharge the large number of capacitors. It has also been practiced to obtain one desired lamp current waveform by connecting the bank discharge currents in sequence.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上記のようなコンデン
サ・バンク方式のレーザ電源装置は、ピーク値の高いラ
ンプ電流を励起ランプに供給することができるため、高
いレーザ出力を得ることが可能で、溶接、穴開け等のレ
ーザ加工に適している。しかし、コンデンサ・バンクの
放電によって得られるランプ電流は、放電開始直後に急
激に立ち上がってピーク値に達し、それから急激に下が
るような決まった電流波形を示すものであり、上記のよ
うに多数のコンデンサ・バンクの放電電流をシーケンス
的に繋ぎ合わせてランプ電流の波形制御を行う方式にし
ても、疑似的に所望のランプ電流波形を生成するにすぎ
ず、たとえば滑らかにあるいは小刻みに波形が変化する
ようなランプ電流波形は得られない。このため、レーザ
加工に十分な高いレーザ出力を得ることはできても、今
日の多種多様で複雑な加工要求に適確に対応することは
難しかった。
The above-mentioned capacitor bank type laser power supply device can supply a lamp current having a high peak value to the excitation lamp, and thus can obtain a high laser output. Suitable for laser processing such as welding and drilling. However, the lamp current obtained by discharging the capacitor bank shows a fixed current waveform that rises sharply immediately after the start of discharge, reaches a peak value, and then drops sharply. Even if the method of controlling the waveform of the lamp current by connecting the discharge currents of the banks in a sequence is used, only the desired lamp current waveform is artificially generated. For example, the waveform may change smoothly or in small steps. The lamp current waveform cannot be obtained. For this reason, although it is possible to obtain a sufficiently high laser output for laser processing, it has been difficult to accurately meet today's diverse and complicated processing requirements.

【0006】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、ランプ電流の波形とピーク値を精細かつ任意に
制御することが可能で、多種多様なレーザ加工要求にも
適確に対応することができるレーザ電源装置を提供する
ことを目的とする。
The present invention has been made in view of such problems, and it is possible to precisely and arbitrarily control the waveform and the peak value of the lamp current, and it is possible to appropriately meet various laser processing requirements. An object of the present invention is to provide a laser power supply device capable of performing the above.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のレーザ電源装置は、レーザ媒体に対して
レーザ発振用の光エネルギを照射する励起ランプにラン
プ電流を供給するレーザ電源装置において、スイッチン
グ素子のスイッチング動作によって所望の波形に制御さ
れた第1のランプ電流を前記励起ランプに供給する第1
のレーザ電源回路と、コンデンサを所望の充電電圧まで
充電した後に前記コンデンサを放電させてその放電電流
を第2のランプ電流として前記励起ランプに供給する第
2のレーザ電源回路と、前記第1および第2のランプ電
流を所望のタイミングで組み合わせて前記励起ランプに
供給するよう前記第1および第2のレーザ電源回路を制
御する制御手段とを具備する構成とした。
In order to achieve the above object, a laser power supply device of the present invention is a laser power supply for supplying a lamp current to an excitation lamp for irradiating a laser medium with optical energy for laser oscillation. In the device, a first lamp current is supplied to the excitation lamp, the first lamp current having a desired waveform controlled by a switching operation of a switching element.
Laser power supply circuit, and a second laser power supply circuit that charges the capacitor to a desired charging voltage and then discharges the capacitor and supplies the discharge current as a second lamp current to the excitation lamp; The control means controls the first and second laser power supply circuits so that the second lamp currents are combined at a desired timing and supplied to the excitation lamp.

【0008】[0008]

【作用】第1のレーザ電源回路においては、スイッチン
グ素子をたとえばPWM制御でスイッチング動作させる
ことにより、所望の波形に制御された第1のランプ電流
が得られる。この第1のランプ電流は、滑らかなあるい
は小刻みな波形制御が可能であるが、ピーク値には限度
がある。一方、第2のレーザ電源回路においてはコンデ
ンサを所望の充電電圧まで充電したのち瞬時に放電させ
ることにより、充電電圧に応じた所望のピーク値を有す
る第2のランプ電流が得られる。この第2のランプ電流
と第1のランプ電流とが組み合わさって励起ランプに供
給されることにより、励起ランプには所望の波形および
所望のピーク値に制御されたランプ電流が流れる。
In the first laser power supply circuit, the first lamp current controlled to have a desired waveform is obtained by switching the switching element by PWM control, for example. This first lamp current can be smoothly or stepwise controlled, but its peak value is limited. On the other hand, in the second laser power supply circuit, the second lamp current having a desired peak value according to the charging voltage is obtained by charging the capacitor to the desired charging voltage and then discharging the capacitor instantaneously. When the second lamp current and the first lamp current are combined and supplied to the excitation lamp, the excitation lamp has a controlled lamp current having a desired waveform and a desired peak value.

【0009】[0009]

【実施例】以下、添付図を参照して本発明の実施例を説
明する。図1は、本発明の一実施例によるレーザ電源装
置の回路構成を示す。このレーザ電源装置は、たとえば
レーザ加工用のYAGレーザの励起ランプ10にランプ
電流を供給するものである。励起ランプ10と平行にY
AGロッド12が設けられ、ランプ10が点灯すると、
その光エネルギによってYAGロッド12がレーザ発振
し、YAGロッド12の両端面より出射したレーザ光L
Bが一対の共振ミラー14,16の間で反射を繰り返し
て増幅ののち外部へ出力されるようになっている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows a circuit configuration of a laser power supply device according to an embodiment of the present invention. This laser power supply device supplies a lamp current to an excitation lamp 10 of a YAG laser for laser processing, for example. Y parallel to the excitation lamp 10
When the AG rod 12 is provided and the lamp 10 is turned on,
The light energy causes the YAG rod 12 to oscillate, and the laser light L emitted from both end surfaces of the YAG rod 12
B is repeatedly reflected between the pair of resonant mirrors 14 and 16 to be amplified and then output to the outside.

【0010】本レーザ電源装置は、励起ランプ10にラ
ンプ電流を供給する回路として、電流制御方式の異なる
2つのレーザ電源回路20,50を備える。第1のレー
ザ電源回路20からはスイッチング素子のスイッチング
動作によって所望の波形に制御された第1のランプ電流
I1 が得られ、第2のレーザ電源回路50からは充放電
制御手段によって所望のピーク値に制御された第2のラ
ンプ電流I2 が得られるようになっている。
This laser power supply device is provided with two laser power supply circuits 20 and 50 of different current control systems as circuits for supplying a lamp current to the excitation lamp 10. A first lamp current I1 controlled to a desired waveform by the switching operation of the switching element is obtained from the first laser power supply circuit 20, and a desired peak value is obtained from the second laser power supply circuit 50 by the charge / discharge control means. A controlled second lamp current I2 is obtained.

【0011】第1のレーザ電源回路20は次のように構
成されている。三相交流入力端子(U,V,W)に三相
全波整流回路22の入力端子が接続されている。この三
相全波整流回路22の出力端子は、平滑コンデンサ2
4、波形制御用のスイッチング・トランジスタ26、平
滑用のコイル28,コンデンサ30、およびダイオード
32を介して励起ランプ10の電極端子に接続されてい
る。コイル28を挟んでコンデンサ30と並列に接続さ
れたダイオード34は、コイル28に蓄積された電磁エ
ネルギを還流させるための還流回路を構成している。
The first laser power supply circuit 20 is constructed as follows. The input terminals of the three-phase full-wave rectifier circuit 22 are connected to the three-phase AC input terminals (U, V, W). The output terminal of the three-phase full-wave rectifier circuit 22 is the smoothing capacitor 2
4, the switching transistor 26 for waveform control, the coil 28 for smoothing, the capacitor 30, and the diode 32 are connected to the electrode terminal of the excitation lamp 10. The diode 34, which is connected in parallel with the capacitor 30 with the coil 28 interposed therebetween, constitutes a return circuit for returning the electromagnetic energy accumulated in the coil 28.

【0012】スイッチング・トランジスタ26のベース
には、スイッチング制御部36よりPWM制御信号SA
がスイッチング制御信号として駆動回路38を介して与
えられる。このPWM制御信号SAによってスイッチン
グ・トランジスタ26が高周波でオン・オフ動作するこ
とにより、そのコレクタ端子にはパルス幅変調されたチ
ョッパ波形の直流電流が得られる。このチョッパ波形の
直流電流は平滑用のコイル28およびコンデンサ30を
通ることでパルス幅に応じた包絡線波形の直流電流に変
わり、この直流電流が第1のランプ電流I1 としてダイ
オード32を介して励起ランプ10に供給される。
At the base of the switching transistor 26, the PWM control signal SA is supplied from the switching control unit 36.
Is provided as a switching control signal via the drive circuit 38. The PWM control signal SA turns on / off the switching transistor 26 at a high frequency, so that a pulse-width-modulated DC current having a chopper waveform is obtained at its collector terminal. The DC current of the chopper waveform is changed to the DC current of the envelope waveform corresponding to the pulse width by passing through the smoothing coil 28 and the capacitor 30, and this DC current is excited via the diode 32 as the first lamp current I1. It is supplied to the lamp 10.

【0013】上記のようなPWM制御を行うスイッチン
グ制御部36には、第1のランプ電流I1 の開始・終了
を指示する起動信号EDおよび所望の電流波形を表す電
流波形基準信号Fiが主制御部70より与えられる。ま
た、第1のレーザ電源回路20の電流路に、たとえばト
ロイダルコイルからなる電流センサ40が設けられ、こ
の電流センサ40の出力信号に基づいて電流値測定回路
42が第1のランプ電流I1 の電流測定値を求める。ス
イッチング制御部36は、電流値測定回路42からの電
流測定値MI1 を受け取り、この電流測定値MI1 が主
制御部80からの電流波形基準信号Fiに倣うようフィ
ードバック方式でPWM制御を行う。
In the switching control section 36 for performing the PWM control as described above, the main control section receives the starting signal ED for instructing the start / end of the first lamp current I1 and the current waveform reference signal Fi representing the desired current waveform. Given by 70. In addition, a current sensor 40 including, for example, a toroidal coil is provided in the current path of the first laser power supply circuit 20, and the current value measuring circuit 42 determines the current of the first lamp current I1 based on the output signal of the current sensor 40. Obtain the measured value. The switching control unit 36 receives the current measurement value MI1 from the current value measurement circuit 42, and performs PWM control by the feedback method so that the current measurement value MI1 follows the current waveform reference signal Fi from the main control unit 80.

【0014】このように、第1のレーザ電源回路20に
おいては、整流回路22と励起ランプ10との間に設け
られたスイッチング・トランジスタ26をPWM制御で
スイッチング動作させることにより、所望の波形に制御
された第1のランプ電流I1が得られる。もっとも、第
1のレーザ電源回路20では、整流回路22からのほぼ
一定レベルの直流をスイッチング・トランジスタ26で
小刻みにチョッピングする仕方で所望の電流波形を生成
するものであるから、電流値の大きさには限度があり、
任意の電流ピーク値が得られるわけではない。しかし、
この点に関しては、後述する第2のレーザ電源回路50
が補うので、本レーザ電源装置全体としては実用上任意
の電流ピーク値が得られるようになっている。
As described above, in the first laser power supply circuit 20, the switching transistor 26 provided between the rectifier circuit 22 and the excitation lamp 10 is PWM-controlled to perform a switching operation so that a desired waveform is controlled. The obtained first lamp current I1 is obtained. However, the first laser power supply circuit 20 generates a desired current waveform by chopping the direct current at a substantially constant level from the rectification circuit 22 with the switching transistor 26 in small steps, so that the magnitude of the current value is large. Has a limit,
It does not mean that an arbitrary peak current value is obtained. But,
In this regard, a second laser power supply circuit 50 described later
Therefore, the present laser power supply device as a whole can obtain an arbitrary current peak value for practical use.

【0015】第2のレーザ電源回路50は次のように構
成されている。三相交流入力端子(U,V,W)に三相
全波整流回路52の入力端子が接続されている。この三
相全波整流回路22の出力端子は充電用のスイッチング
・トランジスタ54および充電用コイル56を介して充
放電用のコンデンサ58に接続され、このコンデンサ5
8の端子が放電用のスイッチング・トランジスタ60お
よびダイオード62を介して励起ランプ10の電極端子
に接続されている。コンデンサ58は、レーザ加工に対
応できる程の大きな電気エネルギを蓄積できるように、
たとえば10000〜20000μFの容量を有してい
る。
The second laser power supply circuit 50 is constructed as follows. The input terminals of the three-phase full-wave rectifier circuit 52 are connected to the three-phase AC input terminals (U, V, W). The output terminal of the three-phase full-wave rectifier circuit 22 is connected to a charging / discharging capacitor 58 via a charging switching transistor 54 and a charging coil 56.
The eight terminals are connected to the electrode terminals of the excitation lamp 10 through the discharging switching transistor 60 and the diode 62. The capacitor 58 can store a large amount of electric energy that can be used for laser processing.
For example, it has a capacitance of 10,000 to 20000 μF.

【0016】コンデンサ58の端子間電圧つまり充電電
圧VC は充電電圧検出回路64によって検出され、その
充電電圧検出値MVC は充電制御部66に与えられる。
充電制御部66は、主制御部80より充電電圧設定値F
vを受け取り、充電電圧検出値MVC が充電電圧設定値
Fvに達した時点でコンデンサ58の充電を止めるよ
う、制御信号CSにより駆動回路68を介して充電用ス
イッチング・トランジスタ54のオン・オフを制御す
る。放電制御部70は、主制御部80からのタイミング
信号TM1 にしたがい所定のタイミングでコンデンサ5
8の放電を開始させるよう、制御信号CSにより駆動回
路72を介して放電用スイッチング・トランジスタ60
のオン・オフを制御する。
The voltage across the terminals of the capacitor 58, that is, the charging voltage VC is detected by the charging voltage detection circuit 64, and the detected charging voltage value MVC is given to the charging control unit 66.
The charging control unit 66 controls the charging voltage setting value F from the main control unit 80.
The control signal CS controls ON / OFF of the charging switching transistor 54 via the drive circuit 68 so that the charging of the capacitor 58 is stopped when the detected charging voltage MVC reaches the charging voltage set value Fv. To do. The discharge control unit 70 follows the timing signal TM1 from the main control unit 80 at a predetermined timing to cause the capacitor 5
8 to start the discharge switching transistor 60 via the drive circuit 72 by the control signal CS.
Control on and off.

【0017】このように、第2のレーザ電源回路50に
おいては、充電用トランジスタ54および充電制御部6
6によってコンデンサ58を予め設定された任意の充電
電圧まで充電し、放電用トランジスタ60および放電制
御部70によってコンデンサ58を予め設定された任意
のタイミングで瞬時に放電させることにより、所望のピ
ーク値に制御された第2のランプ電流I2 が得られる。
As described above, in the second laser power supply circuit 50, the charging transistor 54 and the charging control unit 6 are provided.
6, the capacitor 58 is charged to a preset arbitrary charging voltage, and the discharging transistor 60 and the discharge control unit 70 instantly discharge the capacitor 58 at a preset arbitrary timing to obtain a desired peak value. A controlled second lamp current I2 is obtained.

【0018】主制御部80は、上記のように第1および
第2のレーザ電源回路20,50のそれぞれの動作を制
御ないし統括する外、設定値入力部82より第1のラン
プ電流I1 の電流波形設定値や第2のランプ電流I2 の
ピーク値およびそれらのランプ電流I1,I2 の組み合わ
せパターンの設定値等の各種設定値を取り込んだり、ラ
ンプ10にトリガTRをかけるためのトリガ回路84等
の制御をも行う。なお本レーザ電源装置には、励起ラン
プ10内の放電路を安定化させるためのシマー回路(図
示せず)等も設けられている。
The main controller 80 controls or supervises the operations of the first and second laser power supply circuits 20 and 50 as described above, and the current of the first lamp current I1 from the set value input unit 82. A trigger circuit 84 for taking in various setting values such as a waveform setting value, a peak value of the second lamp current I2 and a setting value of a combination pattern of those lamp currents I1 and I2, and applying a trigger TR to the lamp 10 It also controls. The laser power supply device is also provided with a simmer circuit (not shown) for stabilizing the discharge path in the excitation lamp 10.

【0019】図2は、本実施例のレーザ電源装置の作用
の一例を示すランプ電流波形図である。この例におい
て、第1のレーザ電源回路20では、時刻t1 でスイッ
チング制御部36が動作を開始し、スイッチング・トラ
ンジスタ26がPWM制御でスイッチング動作すること
により、予め設定された基準波形に対応した、たとえば
図2の(B) に示すような台形波形の第1のランプ電流I
1 が得られ、この第1のランプ電流I1 は時刻t3 まで
励起ランプ10に供給される。
FIG. 2 is a lamp current waveform diagram showing an example of the operation of the laser power supply device of this embodiment. In this example, in the first laser power supply circuit 20, the switching control unit 36 starts the operation at time t1 and the switching transistor 26 performs the switching operation by the PWM control, which corresponds to the preset reference waveform. For example, the first lamp current I having a trapezoidal waveform as shown in FIG.
1 is obtained and this first lamp current I1 is supplied to the excitation lamp 10 until time t3.

【0020】一方、第2のレーザ電源回路50では、先
ず充電制御部66が作動して充電用トランジスタ54を
オンさせ、コンデンサ58を予め設定された充電電圧ま
で充電しておき、第1のランプ電流I1 が立ち上がりを
終了して平坦レベルに達した直後の時刻t2 で、放電制
御部70が作動して放電用トランジスタ60をオンさせ
ることにより、コンデンサ58が瞬時に放電し、その充
電電圧に応じたピーク値IP を有する、たとえば図2の
(A) に示すよう放電電流が得られ、このコンデンサ放電
電流が第2のランプ電流I2 として励起ランプ10に瞬
間的に供給される。
On the other hand, in the second laser power supply circuit 50, first, the charging control unit 66 operates to turn on the charging transistor 54 to charge the capacitor 58 to a preset charging voltage, and then the first lamp. At time t2 immediately after the current I1 finishes rising and reaches the flat level, the discharge control unit 70 is activated to turn on the discharge transistor 60, so that the capacitor 58 is instantly discharged, and the discharge voltage is changed according to the charging voltage. 2 has a peak value I P of, for example, FIG.
A discharge current is obtained as shown in (A), and this capacitor discharge current is instantaneously supplied to the excitation lamp 10 as the second lamp current I2.

【0021】その結果、励起ランプ10では、図2の
(C) に示すように、第1のランプ電流I1 に第2のラン
プ電流I2 が組み合わさったランプ電流が流れ、YAG
ロッド12からはその合成ランプ電流(I1 +I2 )に
対応したレーザ出力を有するレーザ光LBが出力され
る。
As a result, the excitation lamp 10 shown in FIG.
As shown in (C), a lamp current that is a combination of the first lamp current I1 and the second lamp current I2 flows and YAG
A laser beam LB having a laser output corresponding to the combined lamp current (I1 + I2) is output from the rod 12.

【0022】レーザ加工において、被加工部を溶かすう
えで重要なパラメータはレーザ出力のピーク値であり、
短い時間幅であっても所定のピーク値があれば所要の溶
け込みを得ることができる。したがって、第2のランプ
電流I2 のピーク値を最適値に制御することで、任意の
被加工物を溶かすための適切なレーザ出力を得ることが
可能である。また、被加工物の材料、厚み、形状等に応
じて最適な加工品質を得るにはレーザ出力波形の全体的
なパターン、特に立ち上がり、立ち下がり波形を任意か
つ精細に制御できると都合がよく、この点に関しては第
1のランプ電流I1 の波形を種々選択することで対応す
ることが可能である。このように、本実施例において
は、レーザ出力の波形を任意にかつ精細に制御し、かつ
任意のピーク値に制御することが可能なため、多種多様
なレーザ加工要求に適確に対応することができる。
In laser processing, an important parameter for melting the processed portion is the peak value of laser output,
Even if the time width is short, the required penetration can be obtained if there is a predetermined peak value. Therefore, by controlling the peak value of the second lamp current I2 to an optimum value, it is possible to obtain an appropriate laser output for melting an arbitrary workpiece. Further, in order to obtain the optimum processing quality according to the material, thickness, shape, etc. of the work piece, it is convenient to be able to control the overall pattern of the laser output waveform, in particular the rising and falling waveforms, arbitrarily and precisely, This point can be dealt with by selecting various waveforms of the first lamp current I1. As described above, in the present embodiment, the laser output waveform can be controlled arbitrarily and precisely, and can be controlled to an arbitrary peak value. Therefore, it is possible to appropriately meet a wide variety of laser processing requirements. You can

【0023】図3は、レーザ溶接または切断に好適な本
実施例によるランプ電流波形の幾つかの例を示す。図3
の(A) に示すパターンは、台形波状の第1のランプ電流
I1 の始端部を急峻(ほぼ垂直)に立ち上げると同時
に、これに瞬時的パルス状の第2のランプ電流I2 を重
ねて、立ち上げ時に最も高いレーザ出力を被溶接部に与
え、その後は第1のランプ電流I1 の波形に対応したレ
ーザ出力で被溶接部のナゲットを程よく成長させるもの
であり、アルミニウム材のレーザ溶接に好適である。
FIG. 3 shows some examples of lamp current waveforms according to this embodiment suitable for laser welding or cutting. Figure 3
The pattern shown in (A) of (1) is such that the starting end of the trapezoidal first lamp current I1 is made to rise steeply (almost vertically), and at the same time, the instantaneous pulsed second lamp current I2 is superimposed on it. The highest laser output is given to the welded part at the time of start-up, and thereafter the laser output corresponding to the waveform of the first lamp current I1 causes the nugget of the welded part to grow moderately, which is suitable for laser welding of aluminum materials. Is.

【0024】図3の(B) に示すパターンは、台形波状の
第1のランプ電流I1 の中間部に第2のランプ電流I2
を重ねたもので、被溶接部を第1のランプ電流I1 の波
形に対応したレーザ出力でしばらく加熱(予熱)し、次
に第2の瞬時的パルス状のランプ電流I2 を重ねて非常
に高いレーザ出力で被溶接部を溶融し、それから溶接終
了まで第1のランプ電流I1 に対応したレーザ出力で被
溶接部のナゲットを程よく成長させるようにしており、
深溶け込みの溶接を行う場合に好適である。
The pattern shown in FIG. 3B has a second lamp current I2 in the middle of the trapezoidal first lamp current I1.
The heated part of the welded part is heated (preheated) for a while by the laser output corresponding to the waveform of the first lamp current I1, and then the second instantaneous pulsed lamp current I2 is overlapped. The welded portion is melted by the laser output, and the nugget of the welded portion is moderately grown by the laser output corresponding to the first lamp current I1 from the end to the welding.
It is suitable when performing deep penetration welding.

【0025】図3の(C) のパターンは、三角波状の第1
のランプ電流I1 の頂点部に第2のランプ電流I2 を重
ねたもので、メッキ鋼鈑の溶接に好適である。図3の
(D) のパターンは、第1のレーザ電源回路50における
コンデンサ58の充放電サイクルを高くして、一定レベ
ルの第1のランプ電流I1 に第2のランプ電流I2 を繰
り返し重ねたものであり、切断等に好適である。その
外、図3の(E) に示すように、第2のランプ電流I2 と
第1のランプ電流I1 とを交互に流すことも可能であ
り、あるいは図3の(F) に示すように、始めに第2のラ
ンプ電流I2 を複数パルス立て続けに流し、次に第1の
ランプ電流I1 流すようなパターン等も可能である。こ
れらのパターン(A) 〜(F) は一例であり、外にも種々の
組み合わせパーターンが可能であり、また、第1のラン
プ電流I1 の波形を任意に選定・変更することも、第2
のランプ電流I2 のパルス幅を調整することも可能であ
る。
The pattern of FIG. 3C is the first triangular wave pattern.
The second lamp current I2 is superposed on the apex of the lamp current I1 of No. 1, and is suitable for welding plated steel sheet. Of FIG.
The pattern (D) is a pattern in which the charge / discharge cycle of the capacitor 58 in the first laser power supply circuit 50 is increased and the second lamp current I2 is repeatedly superimposed on the first lamp current I1 at a constant level. Suitable for cutting. Besides, as shown in FIG. 3 (E), it is possible to alternately flow the second lamp current I2 and the first lamp current I1, or, as shown in FIG. 3 (F), It is also possible to have a pattern in which the second lamp current I2 is first made to flow for a plurality of pulses in succession and then the first lamp current I1 is made to flow. These patterns (A) to (F) are merely examples, and various other combinations of patterns are possible, and the waveform of the first lamp current I1 can be arbitrarily selected and changed.
It is also possible to adjust the pulse width of the lamp current I2 of.

【0026】図4は、一変形例によるレーザ電源回路の
回路構成を示す。図中、上記実施例と同様の構成・機能
を有する部分には同一の符号を付してある。この変形例
は、第1のレーザ電源回路20’をインバータで構成し
たものである。三相整流回路22より出力される直流電
圧は、4個のトランジスタ44A,44B,44C,4
4Dからなるインバータ回路に入力される。インバータ
制御部48からのスイッチング制御信号Pa,Pb によっ
て、トランジスタ44A,44Dとトランジスタ44
B,44Cとが商用周波数よりも十分に高い周波数で交
互にオン・オフすることにより、このインバータ回路の
出力端子に高周波の交流矩形パルスが得られる。インバ
ータ回路からの高周波パルスは溶接トランス46の一次
側コイルに供給され、二次側コイルに低電圧・大電流の
パルスが得られる。この二次側パルスが一対のダイオー
ド47A,47Bからなる整流回路で直流に変換され、
この直流の二次側電流が第1のランプ電流I1 として励
起ランプ10に供給される。トランジスタ44A〜44
Dのスイッチング動作をPWM方式で制御することで上
記した実施例と同様に任意のランプ電流波形I1 を得る
ことが可能である。
FIG. 4 shows a circuit configuration of a laser power supply circuit according to a modification. In the figure, parts having the same configurations and functions as those in the above-mentioned embodiment are designated by the same reference numerals. In this modification, the first laser power supply circuit 20 'is composed of an inverter. The DC voltage output from the three-phase rectifier circuit 22 is four transistors 44A, 44B, 44C, 4
It is input to the inverter circuit composed of 4D. In response to the switching control signals Pa and Pb from the inverter control unit 48, the transistors 44A and 44D and the transistor 44 are
By alternately turning on and off B and 44C at a frequency sufficiently higher than the commercial frequency, a high-frequency AC rectangular pulse is obtained at the output terminal of this inverter circuit. The high frequency pulse from the inverter circuit is supplied to the primary coil of the welding transformer 46, and a low voltage / large current pulse is obtained in the secondary coil. This secondary pulse is converted into direct current by a rectifier circuit consisting of a pair of diodes 47A and 47B,
This DC secondary current is supplied to the excitation lamp 10 as the first lamp current I1. Transistors 44A-44
By controlling the switching operation of D by the PWM method, it is possible to obtain an arbitrary lamp current waveform I1 as in the above embodiment.

【0027】図5は、別の変形例によるレーザ電源回路
の回路構成を示す。この変形例は、2つの第2のレーザ
電源回路50A,50Bを並列に設けたもので、第2の
ランプ電流I2A,I2Bのピーク値をそれぞれ任意に設定
し、それぞれ任意のタイミングで第1のランプ電流I1
に組み合わせることが可能である。同様にして、3つ以
上の第2のレーザ電源回路50A,50B,…を並列に
設ける構成も可能である。なお、図5では、図解の便宜
をはかるため、各種制御部を省略している。
FIG. 5 shows a circuit configuration of a laser power supply circuit according to another modification. In this modification, two second laser power supply circuits 50A and 50B are provided in parallel, the peak values of the second lamp currents I2A and I2B are set arbitrarily, and the first values are set at arbitrary timings. Lamp current I1
Can be combined with. Similarly, a configuration in which three or more second laser power supply circuits 50A, 50B, ... Are provided in parallel is also possible. Note that in FIG. 5, various control units are omitted for convenience of illustration.

【0028】以上、本発明の一実施例および幾つかの変
形例について説明したが、本発明はそれらに限定される
ものではなく、種々の変形・変更が可能である。たとえ
ば、整流回路22,52を1つで済ますことも可能であ
り、単相整流回路を用いてもよい。また、スイッチング
素子を保護するための保護回路を設けてもよい。
Although one embodiment of the present invention and some modified examples have been described above, the present invention is not limited to them and various modifications and changes can be made. For example, it is possible to use only one rectifier circuit 22, 52, and a single-phase rectifier circuit may be used. In addition, a protection circuit for protecting the switching element may be provided.

【0029】[0029]

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ電
源装置によれば、第1のレーザ電源回路によって所望の
波形に制御された第1のランプ電流を生成し、第2のレ
ーザ電源回路によって所望のピーク値に制御された第2
のランプ電流を生成し、これら第1および第2のランプ
電流を組み合わせて励起ランプに供給するようにしたの
で、レーザ媒体より出射されるレーザ光のレーザ出力の
波形を任意にかつ精細に制御し、かつピーク値を任意の
高さでかつ任意のタイミングで制御することが可能であ
り、今日の多種多様で複雑なレーザ加工要求にも適確に
対応することができる。
As explained above, according to the laser power supply device of the present invention, the first laser power supply circuit generates the first lamp current controlled to a desired waveform, and the second laser power supply circuit is generated. 2nd controlled by the desired peak value by
Since the lamp current is generated and the first and second lamp currents are combined and supplied to the excitation lamp, the waveform of the laser output of the laser light emitted from the laser medium can be controlled arbitrarily and precisely. It is possible to control the peak value at any height and at any timing, and it is possible to appropriately meet today's diverse and complicated laser processing requirements.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の一実施例によるレーザ電源装置の回路
構成を示す回路図である。
FIG. 1 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a laser power supply device according to an embodiment of the present invention.

【図2】実施例のレーザ電源装置の作用の一例を示すラ
ンプ電流波形図である。
FIG. 2 is a lamp current waveform diagram showing an example of the operation of the laser power supply device of the embodiment.

【図3】レーザ溶接または切断に好適な実施例によるラ
ンプ電流波形の幾つかの例を示すパターン図である。
FIG. 3 is a pattern diagram showing some examples of lamp current waveforms according to a preferred embodiment for laser welding or cutting.

【図4】一変形例によるレーザ電源装置の回路構成を示
す回路図である。
FIG. 4 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a laser power supply device according to a modification.

【図5】別の変形例によるレーザ電源装置の回路構成を
示す回路図である。
FIG. 5 is a circuit diagram showing a circuit configuration of a laser power supply device according to another modification.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 励起ランプ 12 YAGレーザ 20 第1のレーザ電源回路 26 波形制御用スイッチング・トランジスタ 36 スイッチング制御部 50 第2のレーザ電源回路 54 充電用スイッチング・トランジスタ 58 コンデンサ 60 放電用スイッチング・トランジスタ 66 充電制御部 70 放電制御部 80 主制御部 82 設定値入力部 10 Excitation Lamp 12 YAG Laser 20 First Laser Power Supply Circuit 26 Waveform Control Switching Transistor 36 Switching Control Section 50 Second Laser Power Supply Circuit 54 Charging Switching Transistor 58 Capacitor 60 Discharge Switching Transistor 66 Charging Control Section 70 Discharge control unit 80 Main control unit 82 Set value input unit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 レーザ媒体に対してレーザ発振用の光エ
ネルギを照射する励起ランプにランプ電流を供給するレ
ーザ電源装置において、 スイッチング素子のスイッチング動作によって所望の波
形に制御された第1のランプ電流を前記励起ランプに供
給する第1のレーザ電源回路と、 コンデンサを所望の充電電圧まで充電した後に前記コン
デンサを放電させてその放電電流を第2のランプ電流と
して前記励起ランプに供給する第2のレーザ電源回路
と、 前記第1および第2のランプ電流を所望のタイミングで
組み合わせて前記励起ランプに供給するよう前記第1お
よび第2のレーザ電源回路を制御する制御手段と、 を具備したことを特徴とするレーザ電源装置。
1. A laser power supply device for supplying a lamp current to an excitation lamp for irradiating a laser medium with optical energy for laser oscillation, wherein a first lamp current controlled to a desired waveform by a switching operation of a switching element. A first laser power supply circuit for supplying the excitation lamp to the excitation lamp; and a second laser power circuit for supplying the excitation current to the excitation lamp as a second lamp current by discharging the capacitor after charging the capacitor to a desired charging voltage. A laser power supply circuit and control means for controlling the first and second laser power supply circuits so as to supply the excitation lamp with the first and second lamp currents combined at a desired timing. Characteristic laser power supply device.
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JP2007012752A (en) * 2005-06-29 2007-01-18 Miyachi Technos Corp Electronic component package sealing method and apparatus

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