CN101295871B - 激光装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种激光装置。该激光装置(10)，具备由三相交流电力线来进行供电的放电激励用电源(11)。该放电激励用电源(11)在其内部具有3个第1电容器(12a、12b、12c)。激光装置(10)具有外部接地保护装置，该外部接地保护装置由下述部分构成：电压测定单元，其利用第1电容器(12a、12b、12c)各自来测定三相交流电力线的各相与接地之间的电压；以及电力切断单元(18)，其比较由该电压测定单元所测定的电压的值和规定的阈值，在该电压的值超过了该阈值时切断从三相交流电力线向放电激励用电源(11)的电力供给。

Description

激光装置

本申请基于先前在2007年4月26日递交的日本专利申请No.JP2007-117160，并享受其优先权的好处；其全部内容被收容于本申请中，以资参考。

技术领域

本发明涉及一种激光装置，尤其涉及具有外部接地保护装置的激光装置。

背景技术

一直以来，激光装置被广泛应用于切割、焊接、表面处理等加工领域。尤其为了高效地取得高输出而在激光加工领域使用了二氧化碳气体激光装置。

二氧化碳气体激光装置为了提高激光振荡地输出，使用鼓风机，在放电电极间以高速流过包含二氧化碳气体地激光气体并使其循环。然后，在激光气体循环的气体循环路径上配置该鼓风机的电动机。该电动机由于在减压下工作，所以被使用于耐电压比大气压下低的状态中。另外，这种激光装置从三相交流电力线接受电力供给进行工作。

在这样的二氧化碳气体激光装置工作的工场中，有很多是建成之后经过了相当的年头的工场，现在还发现很多对电气设备的接地的保护装置不完备的工场。当在这样的工场中某电气设备发生了接地时，电气连接到与该电气设备相同的配电系统的二氧化碳气体激光装置，由该接地导致的与电源各相接地之间的电压异常上升、存在鼓风机的电动机会引起绝缘破坏的情况。

为了防止来自这样的外部接地的事故，存在通过使用零相电流检测用的电流变换器(CT)或零相电压检测用的电压变换器(PT)等来检测外部接地的装置。可是，因为装置自身体积庞大另外价格昂贵，所以，这些就成为新导入外部接地的防止装置的障碍。

另一方面，提出了作为负载连接电动机的电气系统的接地检测装置。

例如，在JP8-322140-A中公开了对电动机起动时的冲击电流中的直流成分所引起的变流器的饱和进行抑制、可防止电动机保护用继电器的不必要动作的接地检测装置，提出了使用线圈检测接地的方法。

可是，在JP8-322140-A中记载的接地检测装置所检测的是自己装置内的接地，难以对外部的接地进行检测。

发明内容

因此，本发明的目的是提供具备具有简易构造且廉价的外部接地保护装置的激光装置。

为了解决上述课题，本发明的激光装置，具备由三相交流电力线供给电力的电源，特征是：所述电源在其内部具有电容器，所述激光装置具有外部接地保护装置，该外部接地保护装置具备：电压测定单元，其利用所述电容来测定所述三相交流电力线的各相与接地之间的电压；以及电力切断单元，其比较由所述电压测定单元所测定的电压的值和规定的阈值，在该电压的值超过了该阈值时切断从所述三相交流电力线向所述电源的电力供给。

另外，理想的是，本发明的激光装置具有三个所述电容器，将该电容器各自连接在所述三相交流电力线的所述各相与所述接地之间，所述电压测定单元在所述各相和所述电容器各自之间测定电压。

另外，理想的是本发明的激光装置具有警报单元，其在由所述电压测定单元所测定的所述电压的值超过了所述阈值时输出警报。

此外，理想的是本发明的激光装置，所述激光装置是气体激光装置，具有使激光气体循环的鼓风机和真空泵，该鼓风机以及该真空泵各自具有在减压下驱动的电动机，所述电动机各自接受所述三相交流电力线的电力供给，在由所述电压测定单元所测定的所述电压的值超过了所述阈值时，所述电力切断单元，切断从所述三相交流电力线向所述电源的电力供给，并且还切断向各个所述电动机的电力供给。

在权利要求中使用的术语，不是被限定为说明书(例如实施方式)所记载的特定意思的术语。

根据具备本发明的外部接地保护装置的激光装置，外部接地保护装置具有简易构造且廉价，并保护自己的装置免受外部接地的损害。

附图说明

图1是表示本发明的激光装置的一实施方式的电路图。

具体实施方式

以下，参照附图根据最优的一实施方式对本发明的激光装置进行说明。

本实施方式的激光装置10(以下，称为本装置10)，如图1所示，具有利用三相交流电力线供给电力的放电激励用电源11。该放电激励用电源11在其内部具有3个第1电容器12a、12b、12c。

另外，本装置10具有外部接地保护装置，该外部接地保护装置具备：电压测定单元，其利用第1电容器12a、12b、12c的各个来测定三相交流电力线的各相与接地之间的电压；以及电力切断单元18，其比较由该电压测定单元所测定的电压的值和规定的阈值，在该电压的值超过了该阈值时切断从三相交流电力线向所述电源11的电力供给。

本装置10是使用含有二氧化碳气体的激光气体进行激光振荡的二氧化碳气体激光装置，振荡的激光能够用于激光切割或激光焊接等激光加工。图1是表示本装置10的电路图。此外，在图1中为了简单易懂地进行说明而仅表示出本装置10的主要部分。

本装置10如图1所示具有：激励振荡激光的放电管16；对该放电管供给电力的放电激励用电源11；进行装置外部的三相交流电力线和放电激励用电源11之间的电气连接的开闭的断路器18；在放电管16内使激光气体循环的鼓风机14；以及使该激光气体循环的气体循环路径内减压的真空泵15。另外，激光气体从未图示的储气瓶向本装置10供给。

另外，本装置10，如图1所示，经由断路器40与三相交流电力线20的2次侧进行电气连接。在该三相交流电力线20的2次侧经由断路器50连接有外部电气装置30，在相同配电系统内配置外部电气装置30和本装置10。断路器40以及断路器50各自被配置在相同配电盘中。另外，三相交流电力线20的中性点经由接地电阻21进行接地。

以下，对本装置10进一步进行说明。

本装置10的放电管16，施加从放电激励用电源11提供电力的未图示的高频发生电路所发生的高频，激励激光气体来发生激光。作为放电管16中的激光振荡方式，可以使用高速轴流型、三轴正交型或气体平板(gasslab)型等。

本装置10的放电激励用电源11，经由断路器18接受来自断路器40的三相交流电力线的电力供给。放电激励用电源11，在其内部具有第1电容器12a、12b、12c来作为噪音滤波器。第1电容器12a、12b、12c各自如图1所示被电气连接于三相交流电力线的各相和接地之间。第1电容器12a、12b、12c各自也可直接接地。或者第1电容器12a、12b、12c各自在本装置10中与箱体连接，而该箱体可与大地连接。

另外在放电激励用电源11中在三相交流电力线的各相和第1电容器12a、12b、12c的各个之间还配置有第2电容器17a、17b、17c。

另外，本装置10的放电激励用电源11具有零相电压监视电路13。零相电压监视电路13，当在相同配电系统内的其它装置中产生了接地时，切断从三相交流电力线向放电激励用电源11的电力供给，防止放电激励用电源11的损伤，具有保护本装置10免受外部接地损害的作用。

零相电压监视电路13，在第1电容器12a和第2电容器17a之间、第1电容器12b和第2电容器17b之间以及第1电容器12c和第2电容器17c之间，来测定电压。零相电压监视电路13，对该电压的值和规定的阈值进行比较，在该电压的值上升超过了该阈值时，将切断从三相交流电力线向放电激励用电源11的电力供给的电力切断信号BS输出至断路器18。即，在本装置10中上述电压测定单元由第1电容器12a、12b、12c和零相电压监视电路13构成。

本装置10，作为零相电压监视电路13的上述阈值，在各相中使用相同值。该阈值最好比正常时可引起的电压变动的最大值还大，而且最好比本装置10由于外部接地而受到损伤的最小电压值还小。

具体来说，上述阈值最好设定为没有发生外部接地的电压正常时的各相的有效电压值的约150％。

第1电容器12a、12b、12c各自最好具有相同的静电电容，以使负载平衡。对于第2电容器17a、17b、17c的静电电容也是同样的。

第2电容器17a、17b、17c，从增大该电容中的电压下降，来将零相电压监视电路13平时测定的电压设定得较低的观点，最好具有比第1电容器12a、12b、12c各自小的静电电容。

最好根据放电激励用电源11的特性来适当设定第1电容器12a、12b、12c以及第2电容器17a、17b、17c各自的静电容量，不过一般情况下12a和17a、12b和17b、12c和17c各个的合成电容最好处于3.8nF～5.6nF范围内。

作为这样的第1电容器12a、12b、12c以及第2电容器17a、17b、17c，例如能够使用陶瓷电容器或薄膜电容器等。作为第1电容器12a、12b、12c，使用陶瓷电容器，在降低阻抗噪音上是理想的。

下面，具体说明其外部接地的例子，图1中在与本装置10相同的配电系统内配置有外部电气装置30。在该外部电气装置30中，当在三相交流电力线的一相中发生接地时，接地的电流，作为接地电流流至与三相交流变压器20的中性点连接的接地电阻21，零相电压上升该接地电流和接地电阻21的电气电阻值的积的量。

另一方面，在本装置10中当在外部电气装置30中发生上述接地时，与在该装置中发生接地的三相交流电力线的相相同的相的电压为零，其它两相各自电压增加上述零相电压的上升量。然后例如在后面将进行详细地叙述，在被设置在减压下的电动机14a、15a的电源端子部分，发生接地的相和正常的相之间的电压差增加，成为容易发生绝缘破坏的状态。

结果，上述电压测定单元测定的部位的电压，也根据上述零相电压的上升而增加。具体地说，上述电压测定单元测定的部位的电压增加量，由上述零相电压的增加量、和第1电容与第2电容的静电电容量的值来求得。

本装置10的断路器18具有外部断开功能，其进行本装置10外部的断路器40和放电激励用电源11的电气连接的开闭。断路器18作为上述电力切断单元，当从零相电压监视电路13输入电力切断信号时，切断从断路器40向放电激励用电源11的电力供给。断路器18是所谓的主断路器。该断路器18以及上述断路器40、50最好是无熔丝断路器。

另外，本装置10具有在上述电压测定单元测定的电压的值超过了上述阈值时输出警报的警报单元。在本装置10中零相电压监视电路13具有上述警报单元。零相电压监视电路13在上述电压的值超过了上述阈值时，输出警报信号AS。上述警报单元当输入该警报信号时，发出警报音或点亮旋转灯等警报，报知发生了外部接地。

接着，对本装置10的真空泵15以及鼓风机14进行说明。

在本装置10中，在其起动时通过真空泵15将包含放电管16的气体循环路径内加压到规定的值。之后，从上述储气瓶将激光气体供给气体循环路径内。在本装置10工作中，控制来自上述储气瓶的气体供给和由真空泵15进行的气体排放，以将气体循环路径内的气体压力控制在规定的范围内。

然后，鼓风机14以及真空泵15各自，如图1所示，具有在减压下驱动的电动机14a、15a。图1中用虚线表示在本装置10工作中成为减压状态的电动机14a、15a。在该减压状态中，包括：不存在本装置10起动时等的激光气体的情况、和存在本装置10工作中的激光气体的情况。

各个电动机14a、15a，通常，这样地被配置在减压下，一般在数百Pa～14000Pa的压力下使用。在这样的减压下，因为比大气压下容易发生绝缘破坏，所以电动机14a、15a各自在发生外部接地零相电压上升时，由于该电压的上升而处于容易发生绝缘破坏的环境。

本装置10中，这些电动机14a、15a，与放电激励用电源11同样，经由作为主断路器的断路器18接受来自断路器40的三相交流电力线的电力供给。因此，在上述电压测定单元测定的电压的值超过了上述阈值时，上述电力切断单元切断从三相交流电力线向放电激励用电源11的电力供给，并且还切断向电动机14a、15a的电力供给。

这样，本装置10的外部接地保护装置，由上述电压测定单元以及上述电力切断单元构成。

接着，对上述本装置10的动作的一例进行以下说明。

首先，通过闭合断路器将三相交流电力线的电力提供给放电激励用电源11，并且起动放电管16、鼓风机14以及真空泵15等，并按照规定的顺序，本装置10成为工作状态。

另外，鼓风机14以及真空泵15各自的电动机14a、15a在规定的减压下驱动。

在没有发生外部接地时，由第1电容器12a、12b、12c和零相电压监视电路13构成的上述电压测定单元所测定的电压的值各自有超过上述阈值，所以没有从零相电压监视电路13输出电力切断信号BS以及报警信号AS。

另一方面，在与本装置10相同的配电系统内配置的外部电气装置30中发生接地，上述电压测定单元所测定的电压的值上升，当超过上述阈值时，零相电压监视电路13将电力切断信号BS输出至断路器18，并且将警报信号AS输出至上述警报单元。

然后，断路器18，当输入电力切断信号BS时，断开断路器40与放电激励用电源11的电气连接，并且切断向电动机14a、15a的电力供给。

此外，在图1所示的例子中，在与本装置10相同的配电系统内配置的外部电气装置为1个，但是，该外部电气装置配置有多个，而在任意一个外部电气装置中发生了接地时，本装置10与上述内容同样地保护自己免受外部接地的损害。

根据上述的本装置10，上述外部接地保护装置能可靠地保护自己免受外部接地的损害。具体来说，该外部接地保护装置，保护放电激励用电源11免受外部接地的损害，并且保护在减压下容易发生绝缘破坏的状况中工作的电动机14a、15a免受外部接地的损害。另外，因为利用放电激励用电源11具有的第1电容器12a、12b、12c构成该外部接地保护装置，所以具有简易的构造且廉价。

另外，本装置10，在自身内部发生接地时，零相电压监视电路13切断向放电激励用电源11等的电力供给，所以可以将自身接地造成的损坏抑制到最小限度。

本发明的激光装置，并不限于上述的实施方式，只要不脱离本发明的宗旨就可进行适当变更。

例如，本发明的激光装置，将二氧化碳气体激光装置作为例子对实施方式进行了说明，不过也可以是使用其它种类的激光气体进行激光振荡的激光装置，另外也可以是激励液体或固体介质进行激光振荡的激光装置。

另外，在本装置10中，零相电压监视电路13，监视电压的上升，不过还可以监视与在外部电气装置30发生了接地的相相同的相的电压的下降。此时，所谓通过上述电压测定单元进行测定的电压的值超过了上述阈值时，是指测定出的该电压的值超过该阈值后下降的情况。

另外，在本装置10中，零相电压监视电路13的上述阈值在各相中采用了相同的值，不过也可以采用在各相中不同的值。

另外，在本装置10中可以不具有第2电容器17a、17b、17c。

此外，在本装置10中，电动机14a、15a，其整体被配置在了减压下，不过也可以仅将在零相电压上升时容易产生绝缘破坏的部位配置在减压下。

Claims (4)

1.一种激光装置(10)，具备由三相交流电力线来进行供电的电源(11)，其特征在于，

所述电源(11)在其内部具有作为噪音滤波器的电容器(12a、12b、12c)，

所述激光装置(10)具有外部接地保护装置，该外部接地保护装置具备：电压测定单元，其利用所述电容器(12a、12b、12c)来测定所述三相交流电力线的各相与接地之间的电压；以及电力切断单元(18)，其比较由所述电压测定单元所测定的电压的值和规定的阈值，在该电压的值超过了该阈值时切断从所述三相交流电力线向所述电源(11)的电力供给，

在通过所述三相交流电力线供给电力的外部电气装置中发生接地、由所述电压测定单元测定的电压的值随着零相电压的上升而增加并超过所述阈值时，所述外部接地保护装置切断从所述三相交流电力线向所述电源的供电。

2.根据权利要求1所述的激光装置(10)，其特征在于，

具有三个所述电容器(12a、12b、12c)，在所述三相交流电力线的所述各相与所述接地之间连接有该电容器(12a、12b、12c)的各个，所述电压测定单元在所述各相和所述电容器(12a、12b、12c)的各个之间测定电压。

3.根据权利要求1所述的激光装置(10)，其特征在于，

具有警报单元(13)，其在由所述电压测定单元所测定的所述电压的值超过了所述阈值时输出警报。

4.根据权利要求1所述的激光装置(10)，其特征在于，

所述激光装置(10)是气体激光装置，具有使激光气体循环的鼓风机(14)和真空泵(15)，该鼓风机(14)以及该真空泵(15)各个具有在减压下进行驱动的电动机(14a、15a)，所述各个电动机(14a、15a)接受所述三相交流电力线的电力供给，在由所述电压测定单元所测定的所述电压的值超过了所述阈值时，所述电力切断单元(18)切断从所述三相交流电力线向所述电源(11)的电力供给，并且还切断向所述各个电动机(14a、15a)的电力供给。