CN115053418A - 激光振荡器以及具备其的激光加工装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光振荡器以及具备其的激光加工装置。在激光振荡器(40)中设置有：电压测定部(45)，测定与第1节点以及第2节点(N1、N2)间的电压相应的测定电压；节点间电压限制电路(60)，进行使第1节点以及第2节点(N1、N2)间的电压降低的降压动作；和控制部(46)，在旁路开关(43)从接通切换到关断时执行浪涌电压控制，该浪涌电压控制在由电压测定部(45)测定的测定电压为给定阈值以上的情况下使节点间电压限制电路(60)执行降压动作，而在由电压测定部(45)测定的测定电压小于给定阈值的情况下不使节点间电压限制电路执行降压动作。

Description

激光振荡器以及具备其的激光加工装置

技术领域

本发明涉及具备具有至少1个激光二极管的发光电路的激光振荡器。

背景技术

在专利文献1中公开了具备发光电路的激光振荡器，发光电路具有相互串联连接的多个激光二极管，连接在第1节点以及第2节点间。该激光振荡器还具备将供给电流供给至所述第1节点以及第2节点间的电流源、配设在第1节点以及第2节点间且与发光电路串联连接的第1开关、和与包括所述发光电路和第1开关的串联连接电路并联连接的第2开关(旁路开关)。在该激光振荡器中，电流源具有电源和与电源的正极侧连接的开关元件。

此外，使第1二极管以将其阴极朝向电源的正极侧的状态介于第1节点和电源的正极侧之间。由此，在将旁路开关从接通切换到关断时，由于通过布线电感对第1节点以及第2节点间的寄生电容进行充电而产生的浪涌电压，被抑制在电源电压加上第1二极管的正向电压而得到的电压以下。因此，利用该结构能够防止第1节点以及第2节点间的部件由于浪涌电压而损坏。

此外，使第2二极管以将其阴极朝向电源的正极侧的状态介于发光电路和第1开关的连接点与电源的正极侧之间。由此，在将第1开关从接通切换到关断且将所述第2开关从关断切换到接通的切换动作时，由于布线电感所蓄积的磁能，从而电流经由所述第2二极管流向电源侧，第1开关的两端的电压被维持为电源电压加上第2二极管的正向电压而得到的电压的程度。该电压的朝向成为妨碍通过在布线电感中蓄积的磁能而流动的电流的朝向。因此，相比于在第1开关与电源的正极侧之间不设置第2二极管的情况，能够加快发光电路中流动的电流的下降。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3456120号公报

发明内容

发明要解决的课题

另外，浪涌电压变得越高则发光电路中流动的电流的上升变得越快。然而，在专利文献1中，由于不能使第1节点以及第2节点间的电压高于电源电压加上二极管的正向电压而得到的电压，因而不能加快发光电路中流动的电流的上升。此外，若为了加快电流的上升而将电源电压设定得高，则随之浪涌电压也变高，因而产生提高第1节点以及第2节点间的部件的耐电压的必要。

本发明的第1方式是鉴于这点而完成的，其第1目的在于，通过把将旁路开关从接通切换到关断时的浪涌电压抑制在适当的水平，防止第1节点以及第2节点间的部件损坏，并且加快发光电路中流动的电流的上升。

此外，在专利文献1中，在所述切换动作时，第1开关的两端的电压被维持为电源电压加上第2二极管的正向电压而得到的电压的程度，因而在电源电压低的情况下，发光电路中流动的电流的下降变慢。

本发明的第2方式是鉴于这点而完成的，其第2目的在于，使得能够不依赖于电流源地加快发光电路中流动的电流的下降。

用于解决课题的手段

为了达成上述的第1目的，本发明的第1方式的特征在于具备：发光电路，具有1个激光二极管或相互串联连接的多个激光二极管，连接在第1节点以及第2节点间；电流源，将供给电流供给至所述第1节点以及第2节点问；旁路开关，与所述发光电路并联连接；电压测定部，测定与所述第1节点以及第2节点间的电压相应的测定电压；节点间电压限制电路，进行使所述第1节点以及第2节点间的电压降低的降压动作；和控制部，在所述旁路开关从接通切换到关断时执行浪涌电压控制，该浪涌电压控制在由所述电压测定部测定的测定电压为给定阈值以上的情况下使所述节点间电压限制电路执行所述降压动作，而在由所述电压测定部测定的测定电压小于给定阈值的情况下不使所述节点间电压限制电路执行所述降压动作。

由此，在将旁路开关从接通切换到关断时，能够将在第1节点以及第2节点间产生的浪涌电压抑制在与给定阈值对应的给定电压的程度。因此，能够通过将给定阈值设定为适当的值来防止由浪涌电压引起的第1节点以及第2节点间的部件的损坏。

此外，给定阈值只要在不损坏第1节点以及第2节点间的部件的范围内，则能够由用户设定为任意的值，因而能够通过将给定阈值设定得高来加快发光电路中流动的电流的上升。

为了达成上述的第2目的，本发明的特征在于具备：发光电路，具有1个激光二极管或相互串联连接的多个激光二极管，连接在第1节点以及第2节点间；第1开关，在所述第1节点以及第2节点间与所述发光电路串联连接；电流源，将供给电流供给至所述第1节点以及第2节点间；第2开关，与包括所述发光电路以及第1开关的串联连接电路并联连接；开关电压限制电路，具有与所述发光电路串联连接且与所述第1开关并联连接的电压限制电路侧电容器，并且进行使所述第1开关的两端的电压降低的降压动作；电压测定部，测定与所述第1开关的两端的电压相应的测定电压；和控制部，在将所述第1开关从接通切换到关断且将所述第2开关从关断切换到接通的切换动作时执行电压控制，所述电压控制在由所述电压测定部测定的测定电压为给定阈值以上的情况下，使所述开关电压限制电路执行所述降压动作，而在由所述电压测定部测定的测定电压小于给定阈值的情况下，不使所述开关电压限制电路执行所述降压动作。

由此，在所述切换动作时，能够将由于通过布线电感所蓄积的磁能对开关电压限制电路的电容分量进行充电而在第1开关的两端产生的电压，抑制在小于与给定阈值对应的给定电压。因此，能够通过将给定阈值设定为适当的值来防止由过电压引起的第1开关的损坏。

此外，给定阈值只要在不损坏第1开关的范围内，则能够由用户设定为任意的值，因而能够不依赖于电流源地通过将给定阈值设定得高来提高所述切换动作时的第1开关的两端的电压，加快发光电路中流动的电流的下降。

发明效果

根据本发明的第1方式，能够防止将旁路开关从接通切换到关断时第1节点以及第2节点间的部件由于浪涌电压而损坏，并且能够加快发光电路中流动的电流的上升。

根据本发明的第2方式，能够不依赖于电流源地加快发光电路中流动的电流的下降。

附图说明

图1是示出具备本发明的实施方式1涉及的激光振荡器的激光加工装置的结构的概略图。

图2是本发明的实施方式1涉及的激光振荡器的电路图。

图3是对本发明的实施方式1涉及的激光振荡器的动作进行说明的时序图。

图4是实施方式2的相当于图2的图。

图5是本发明的实施方式3涉及的激光振荡器的电路图。

图6是对本发明的实施方式3涉及的激光振荡器的动作进行说明的时序图。

图7是实施方式4的相当于图5的图。

具体实施方式

以下，基于附图对本发明的实施方式详细地进行说明。以下的优选的实施方式的说明本质上只是例示，意图完全不在于限制本发明、其应用物或者其用途。

(实施方式1)

图1示出激光加工装置100的结构。该激光加工装置100用于进行工件W的切断、焊接加工等。激光加工装置100具备激光加工头10、操纵器20、控制器30、本发明的实施方式1涉及的激光振荡器40、光纤90。

激光加工头10将通过光纤90后的激光LB朝向工件W射出。操纵器20在前端安装有激光加工头10，使激光加工头10移动。控制器30对激光加工头10的动作、操纵器20的动作和激光振荡器40的激光振荡进行控制。激光振荡器40通过振荡来向光纤90射出激光LB。光纤90使由激光振荡器40射出的激光LB通过并引导向激光加工头10。通过这样的结构，激光加工装置100使激光加工头10以及操纵器20动作而使从激光振荡器40射出的激光LB以期望的轨迹照射在工件W上。

如图2所示，激光振荡器40具备多个激光二极管(LD)41、电流源50、旁路开关43、节点间电压限制电路60、电压测定部45和控制部46。

多个激光二极管41相互串联连接在第1节点以及第2节点N1、N2间，构成了发光电路42。第1节点以及第2节点N1、N2与激光二极管41之间的布线具有布线电感L1、L2。多个激光二极管41将其阴极侧朝向第2节点侧N2。

此外，在第1节点以及第2节点N1、N2间存在寄生电容C。

电流源50将供给电流供给至第1节点以及第2节点N1、N2间。具体而言，电流源50具有交流电源51、电流源侧第1整流电路52、电流源侧逆变器电路53、电流源侧电容器54、电流源侧绝缘变压器55、电流源侧第2整流电路56和电抗器57。

电流源侧第1整流电路52将从交流电源51输出的电源电压变换成直流电压而从1对输出节点ON1、ON2输出。电流源侧第1整流电路52例如由二极管桥构成。

电流源侧逆变器电路53根据电流源侧第1整流电路52的输出节点ON1、ON2的电压，生成供给用第1交流电压。具体而言，电流源侧逆变器电路53具有相互串联连接在电流源侧第1整流电路52的1对输出节点ON1、ON2间的第1电流源侧上臂开关元件53a以及第1电流源侧下臂开关元件53b、和相互串联连接在电流源侧第1整流电路52的1对输出节点ON1、ON2间的第2电流源侧上臂开关元件53c以及第2电流源侧下臂开关元件53d。在各开关元件53a～53d并联连接有回流二极管53e。

电流源侧电容器54在电流源侧第1整流电路52与电流源侧逆变器电路53之间，与这些电流源侧第1整流电路52和电流源侧逆变器电路53并联连接。电流源侧电容器54连接在电流源侧第1整流电路52的1对输出节点ON1、ON2间。

电流源侧绝缘变压器55将由电流源侧逆变器电路53输出的供给用第1交流电压变换成供给用第2交流电压。电流源侧绝缘变压器55具有电流源侧一次线圈55a和电流源侧二次线圈55b。电流源侧一次线圈55a的电压成为供给用第1交流电压，电流源侧二次线圈55b的电压成为供给用第2交流电压。电流源侧一次线圈55a连接在第1电流源侧上臂开关元件53a以及第1电流源侧下臂开关元件53b的连接点与第2电流源侧上臂开关元件53c以及第2电流源侧下臂开关元件53d的连接点之间。

电流源侧第2整流电路56根据基于供给用第1交流电压的供给用第2交流电压，生成直流的供给电流。具体而言，电流源侧第2整流电路56具有第1二极管以及第2二极管56a、56b。第1二极管56a的阳极与电流源侧二次线圈55b的一端部连接，第2二极管56b的阳极与电流源侧二次线圈55b的另一端部连接。第1二极管以及第2二极管56a、56b的阴极与第1节点N1连接。

因此，电流源侧逆变器电路53和电流源侧第2整流电路56由电流源侧绝缘变压器55绝缘。

电抗器57连接在电流源侧二次线圈55b的中途部与第2节点N2之间。

旁路开关43在第1节点以及第2节点N1、N2间与发光电路42并联连接。在旁路开关43并联连接有回流二极管43a。

节点间电压限制电路60在第1节点以及第2节点N1、N2间与发光电路42以及旁路开关43并联连接。节点间电压限制电路60具有作为逆流防止元件的第3二极管61、电压限制电路侧电容器62、电压限制电路侧逆变器电路63、电压限制电路侧绝缘变压器64、谐振电容器65和电压限制电路侧整流电路66。

第3二极管61以及电压限制电路侧电容器62相互串联连接，并且与发光电路42以及旁路开关43并联连接。第3二极管61限制电流从电压限制电路侧电容器62流向第1节点N1。

电压限制电路侧逆变器电路63与电压限制电路侧电容器62并联连接。详细而言，电压限制电路侧逆变器电路63具有相互串联连接的第1电压限制电路侧上臂开关元件63a以及第1电压限制电路侧下臂开关元件63b、和相互串联连接的第2电压限制电路侧上臂开关元件63c以及第2电压限制电路侧下臂开关元件63d。这些第1电压限制电路侧上臂开关元件63a、第1电压限制电路侧下臂开关元件63b、第2电压限制电路侧上臂开关元件63c以及第2电压限制电路侧下臂开关元件63d与电压限制电路侧电容器62并联连接，并且与第3二极管61串联连接，构成了降压用开关。在各开关元件63a～63d并联连接有回流二极管63e。电压限制电路侧逆变器电路63在使这4个开关元件63a～63d接通关断的给定的开关动作时，根据在电压限制电路侧电容器62中蓄积的能量，生成再生用第1交流电压。

电压限制电路侧绝缘变压器64具有电压限制电路侧一次线圈64a和电压限制电路侧二次线圈64b。电压限制电路侧一次线圈64a在第1电压限制电路侧上臂开关元件63a以及第1电压限制电路侧下臂开关元件63b的连接点与第2电压限制电路侧上臂开关元件63c以及第2电压限制电路侧下臂开关元件63d的连接点之间，与谐振电容器65串联连接。电压限制电路侧一次线圈64a的电压与谐振电容器65的电压的合计成为再生用第1交流电压。电压限制电路侧二次线圈64b的电压成为再生用第2交流电压。

电压限制电路侧整流电路66根据基于再生用第1交流电压的再生用第2交流电压，生成直流电流。电压限制电路侧整流电路66例如由二极管桥构成。在电压限制电路侧整流电路66的输出节点ON3、ON4间，连接有电流源侧电容器54。

因此，电压限制电路侧整流电路66和电压限制电路侧逆变器电路63的4个开关元件63a～63d通过电压限制电路侧绝缘变压器64而被相互绝缘。

如上述那样构成的节点间电压限制电路60进行使第1节点以及第2节点N1、N2间的电压降低的降压动作。降压动作是通过使电压限制电路侧逆变器电路63的4个开关元件63a～63d接通关断的给定的开关动作，从而将电压限制电路侧电容器62所蓄积的能量输送到电流源50的动作。若将电压限制电路侧电容器62所蓄积的能量输送到电流源50，则电压限制电路侧电容器62的电压下降，第1节点以及第2节点N1、N2间的电压降低。

电压测定部45对电压限制电路侧电容器62的电压进行测定。电压限制电路侧电容器62的电压成为从第1节点以及第2节点N1、N2间的电压中减去第3二极管61的电压而得到的电压，即成为与第1节点以及第2节点N1、N2间的电压相应的电压。

控制部46对旁路开关43的接通关断进行控制。

此外，控制部46通过对电流源50的电流源侧逆变器电路53的4个开关元件53a～53d的接通关断进行切换来控制由电流源50实现的电流的供给。

进一步地，控制部46在旁路开关43从接通切换到关断时进行以下的浪涌电压控制。浪涌电压控制是如下的控制：在由电压测定部45测定的测定电压为给定阈值TH以上的情况下，通过使节点间电压限制电路60的电压限制电路侧逆变器电路63进行所述给定的开关动作，从而使节点间电压限制电路60执行所述降压动作，而在由电压测定部45测定的测定电压小于给定阈值TH的情况下，不使节点间电压限制电路60的电压限制电路侧逆变器电路63进行所述给定的开关动作，从而不使节点间电压限制电路60执行所述降压动作。

接下来，参照图3对如上述那样构成的激光振荡器40的动作进行说明。

首先，若控制部46在使电流源50进行电流的供给的状态下，在定时t1，将旁路开关43从接通切换到关断，则控制部46开始浪涌电压控制。此时，通过布线电感L1、L2对第1节点以及第2节点N1、N2间的寄生电容C以及电压限制电路侧电容器62进行充电，第1节点以及第2节点间N1、N2的电压即施加于旁路开关43的电压变高。若由电压测定部45测定的测定电压成为给定阈值TH以上，则控制部46使节点间电压限制电路60的电压限制电路侧逆变器电路63进行所述开关动作。即，控制部46使节点间电压限制电路60执行降压动作。由此，电压限制电路侧逆变器电路63根据电压限制电路侧电容器62所蓄积的能量，生成给定频率的再生用第1交流电压。而且，向电压限制电路侧一次线圈64a施加从再生用第1交流电压中减去谐振电容器65的电压而得到的电压，基于在电压限制电路侧二次线圈64b产生的再生用第2交流电压，电压限制电路侧整流电路66生成直流电流。而且，该直流电流流入到电流源侧电容器54，对电流源侧电容器54进行充电。即，电压限制电路侧电容器62所蓄积的能量被输送到电流源50的电流源侧电容器54而被蓄积。电流源50对该电流源侧电容器54所蓄积的能量进行再利用而进行供给电流的供给。即，电流源50利用基于由电压限制电路侧整流电路66生成的直流电流的电力来进行供给电流的供给。

在由电压测定部45测定的测定电压小于给定阈值的情况下，控制部46不进行开关动作，将电压限制电路侧逆变器电路63的4个开关元件63a～63d全部设为关断。在该状态下，电流不从电压限制电路侧电容器62流向电压限制电路侧逆变器电路63，电压限制电路侧电容器62的电压以及第1节点以及第2节点N1、N2间的电压不下降。

之后，在定时t2，发光电路42中流动的电流上升到与供给电流大致相等，施加于旁路开关43的电压降低到与发光电路42的多个激光二极管41的正向电压相应的量。控制部46结束浪涌电压控制。

之后，在定时t3，若控制部46将旁路开关43从关断切换到接通，则施加于旁路开关43的电压成为0，发光电路42中流动的电流逐渐减少，并且在旁路开关43中充动的电流逐渐增加。

之后，在定时t4，发光电路42中流动的电流大致成为0，并且在旁路开关43中流动的电流与供给电流大致相等。之后，将该状态维持给定时间。

通过每隔一定时间重复进行上述的动作，能够在发光电路42流动脉冲电流。

因此，根据本实施方式1，在将旁路开关43从接通切换到关断时，能够将在第1节点以及第2节点N1、N2间产生的浪涌电压抑制在将第3二极管61的正向电压Vf与给定阈值TH相加而得到电压的程度。因此，能够通过将给定阈值TH设定为不损坏第1节点以及第2节点N1、N2间的部件的程度的值，防止由浪涌电压引起的第1节点以及第2节点N1、N2间的部件的损坏。

此外，给定阈值TH只要在不损坏第1节点以及第2节点N1、N2间的部件的范围内，则能够由用户设定为任意的值，因而能够通过将给定阈值TH设定得高来加快发光电路42中流动的电流的上升。

此外，能够通过将给定阈值TH设定得高来加快发光电路42中流动的电流的上升，并缩窄脉冲宽度，因而能够为了防止光纤90以及激光加工头10的损伤而精细地调整向光纤90以及激光加工头10的热输入量。

(实施方式2)

图4示出本发明的实施方式2涉及的激光振荡器40。在本实施方式2中，1个作为降压用开关的开关元件67和电阻68相互串联连接，并且与电压限制电路侧电容器62并联连接。即，开关元件67和电阻68与发光电路42以及旁路开关43并联连接。在开关元件67并联连接有回流二极管67a。节点间电压限制电路60不具有电压限制电路侧逆变器电路63、电压限制电路侧绝缘变压器64、谐振电容器65和电压限制电路侧整流电路66。降压动作是通过将开关元件67接通来由电阻68消耗电压限制电路侧电容器62所蓄积的能量的动作。若电压限制电路侧电容器62所蓄积的能量被电阻68消耗，则电压限制电路侧电容器62的电压下降，第1节点以及第2节点N1、N2间的电压降低。

控制部46作为浪涌电压控制而执行如下的控制：在由电压测定部45测定的测定电压为给定阈值TH以上的情况下，通过将开关元件67接通来使节点间电压限制电路60执行所述降压动作，而在由电压测定部45测定的测定电压小于给定阈值的情况下，通过将开关元件67关断而不使节点间电压限制电路60执行所述降压动作。

其他结构以及效果与实施方式1相同，因而对相同的结构标注相同的符号，省略其详细的说明。

(实施方式3)

如图5所示，激光振荡器40具备多个激光二极管(LD)41、第1开关47、电流源50、第2开关43、开关电压限制电路70、电压测定部45和控制部46。

第1开关47在第1节点以及第2节点N1、N2间与发光电路42串联连接。第1开关47位于发光电路42的激光二极管41的阴极侧，即位于第2节点侧N2。在第1开关47并联连接有回流二极管47a。

第1节点N1与激光二极管41之间的布线具有布线电感L1，第2节点N1与第1开关47之间的布线具有布线电感L2，第1开关47与激光二极管41之间的布线具有布线电感L3。

第2开关43在第1节点以及第2节点N1、N2间与包括发光电路42以及第1开关47的串联连接电路并联连接。在第2开关43并联连接有回流二极管43a。

开关电压限制电路70在发光电路42以及第1开关47的连接点与第2节点N2之间，与第1开关47并联连接。开关电压限制电路70具有作为逆流防止元件的第3二极管61、电压限制电路侧电容器62、电压限制电路侧逆变器电路63、电压限制电路侧绝缘变压器64、谐振电容器65和电压限制电路侧整流电路66。

第3二极管61以及电压限制电路侧电容器62相互串联连接，并且与第1开关47并联连接。第3二极管61限制电流从电压限制电路侧电容器62流向第1开关47。电压限制电路侧电容器62构成了与发光电路42串联连接且与第1开关47并联连接的电容分量。实施方式3的开关电压限制电路70具有与实施方式1的节点间电压限制电路60相同的内部电路。不同点在于，实施方式1的节点间电压限制电路60连接在第1节点N1与第2节点N2之间，相对于此，实施方式3的开关电压限制电路70与第1开关47并联连接。

开关电压限制电路70进行使第1开关47的两端的电压降低的降压动作。降压动作是通过使电压限制电路侧逆变器电路63的4个开关元件63a～63d接通关断的给定的开关动作，从而将电压限制电路侧电容器62所蓄积的能量输送到电流源50的动作。若将电压限制电路侧电容器62所蓄积的能量输送到电流源50，则电压限制电路侧电容器62的电压下降，第1开关47的两端的电压降低。

电压测定部45对电压限制电路侧电容器62的电压进行测定。电压限制电路侧电容器62的电压成为从第1开关47的两端的电压中减去第3二极管61的电压而得到的电压，即成为与第1开关47的两端的电压相应的电压。

控制部46将第1开关以及第2开关47、43的接通关断控制为相互相反。即，在将第1开关47接通时将第2开关43关断，而在将第1开关47关断时将第2开关43接通。控制部46通过对电流源50的电流源侧逆变器电路53的4个开关元件53a～53d的接通关断进行切换来控制由电流源50实现的电流的供给。此外，控制部46在将第1开关47从接通切换到关断且将所述第2开关43从关断切换到接通的切换动作时进行以下的电压控制。电压控制是如下的控制：在由电压测定部45测定的测定电压为给定阈值TH(参照图6)以上的情况下，通过使开关电压限制电路70的电压限制电路侧逆变器电路63进行所述给定的开关动作，从而使开关电压限制电路70执行所述降压动作，而在由电压测定部45测定的测定电压小于给定阈值TH的情况下，不使所述开关电压限制电路70的电压限制电路侧逆变器电路63进行所述给定的开关动作，从而不使开关电压限制电路70执行所述降压动作。

接下来，参照图6对如上述那样构成的激光振荡器40的动作进行说明。

首先，控制部46在使电流源50进行电流的供给的状态下，在定时t1，将第1开关47从关断切换到接通，并且将第2开关43从接通切换到关断。此时，通过布线电感L1、L2对第1节点以及第2节点N1、N2间的寄生电容C进行充电，第1节点以及第2节点间N1、N2的电压即施加于第2开关43的电压变大。

之后，在定时t2，发光电路42中流动的电流上升到与供给电流大致相等，并且施加于第2开关43的电压降低到与发光电路42的多个激光二极管41的正向电压相应的量。

之后，在定时t3，控制部46进行将第1开关47从接通切换到关断且将第2开关43从关断切换到接通的切换动作，并且开始所述电压控制。此外，施加于第2开关43的电压成为0。此时，通过布线电感L1、L3所蓄积的磁能，在发光电路42中流动电流，经由第3二极管61而流入到电压限制电路侧电容器62。由此，电压限制电路侧电容器62被充电，电压限制电路侧电容器62的电压上升。因此，第1开关47的两端的电压上升。若由电压测定部45测定的测定电压成为给定阈值TH以上，则控制部46通过使开关电压限制电路70的电压限制电路侧逆变器电路63进行所述给定的开关动作，从而使开关电压限制电路70执行降压动作。由此，电压限制电路侧逆变器电路63根据电压限制电路侧电容器62所蓄积的能量，生成给定频率的再生用第1交流电压。而且，向电压限制电路侧一次线圈64a施加从再生用第1交流电压中减去谐振电容器65的电压而得到的电压，基于在电压限制电路侧二次线圈64b中产生的再生用第2交流电压，电压限制电路侧整流电路66生成直流电流。而且，该直流电流流入到电流源侧电容器54，对电流源侧电容器54进行充电。即，电压限制电路侧电容器62所蓄积的能量被输送到电流源50的电流源侧电容器54而被蓄积。电流源50对该电流源侧电容器54所蓄积的能量进行再利用，进行供给电流的供给。即，电流源50利用基于由电压限制电路侧整流电路66生成的直流电流的电力来进行供给电流的供给。通过这样的动作，能够将布线电感L1、L3的磁能输送到电压限制电路侧电容器62，使发光电路42中流动的电流快速降低。

在由电压测定部45测定的测定电压小于给定阈值TH的情况下，控制部46不进行开关动作，将电压限制电路侧逆变器电路63的4个开关元件63a～63d全部设为关断。在该状态下，电流不从电压限制电路侧电容器62流向电压限制电路侧逆变器电路63，电压限制电路侧电容器62的电压以及第1开关47的两端的电压不下降。

在进行了如上述那样的电压控制的状态下，发光电路42中流动的电流逐渐减少，并且第2开关43中流动的电流逐渐增加。此外，第1开关47的两端的电压被抑制在将第3二极管61的正向电压Vf与给定阈值TH相加而得到的电压的程度。

之后，在定时t4，发光电路42中流动的电流大致成为0，并且第1开关47的两端的电压成为0。此外，第2开关43中流动的电流达到与供给电流大致相等的值，控制部46结束电压控制。之后，将该状态维持给定时间。

通过每隔一定时间重复进行上述的动作，能够在发光电路42中流动脉冲电流。

因此，根据本实施方式3，通过在所述切换动作时由布线电感L1、L3所蓄积的磁能对开关电压限制电路70的电压限制电路侧电容器62进行充电，能够将在第1开关47的两端产生的电压抑制在将第3二极管61的正向电压Vf与给定阈值TH相加而得到的电压的程度，因而能够通过将给定阈值TH设定为适当的值来防止由过电压引起的第1开关47的损坏。

此外，给定阈值TH只要在不损坏第1开关47的范围内，则能够由用户设定为任意的值，因而即便提高交流电源51的电源电压，也能够通过将给定阈值TH设定得高来提高所述切换动作时的第1开关47的两端的电压，加快发光电路42中流动的电流的下降。

此外，能够通过将给定阈值TH设定得高来加快发光电路42中流动的电流的下降，并缩窄脉冲宽度。因此，能够为了防止光纤90以及激光加工头10的损伤而精细地调整向光纤90以及激光加工头10的热输入量。

(实施方式4)

图7示出本发明的实施方式4涉及的激光振荡器40。在本实施方式4中，1个作为降压用开关的开关元件67和电阻68相互串联连接，并且与电压限制电路侧电容器62并联连接。即，这些开关元件67和电阻68与第1开关47并联连接。在开关元件67并联连接有回流二极管67a。开关电压限制电路70不具有电压限制电路侧逆变器电路63、电压限制电路侧绝缘变压器64、谐振电容器65和电压限制电路侧整流电路66。降压动作是通过将开关元件67接通来由电阻68消耗电压限制电路侧电容器62所蓄积的能量的动作。若电压限制电路侧电容器62所蓄积的能量被电阻68消耗，则电压限制电路侧电容器62的电压下降，第1开关47的两端的电压降低。

控制部46作为浪涌电压控制而执行如下的控制：在由电压测定部45测定的测定电压为给定阈值TH以上的情况下，通过将开关元件67接通来使开关电压限制电路70执行所述降压动作，而在由压测定部45测定的测定电压小于给定阈值TH的情况下，通过将开关元件67关断而不使开关电压限制电路70执行所述降压动作。

其他结构以及效果与实施方式3相同，因而对相同的结构标注相同的符号，并省略其详细的说明。

另外，在上述实施方式1～4中，由相互串联连接的多个激光二极管41构成了发光电路42，但也可以仅由1个激光二极管构成。

在上述实施方式1、2中，将由电压测定部45测定的测定电压设为电压限制电路侧电容器62的电压，但只要是与第1节点以及第2节点N1、N2间的电压相应的电压，则也可以是其他部位的电压。例如，也可以将测定电压设为第1节点以及第2节点N1、N2间的电压。

此外，在上述实施方式3、4中，将由电压测定部45测定的测定电压设为电压限制电路侧电容器62的电压，但只要是与第1开关47的两端的电压相应的电压，则也可以是其他部位的电压。例如，也可以将测定电压设为第1开关47的两端的电压。

此外，在上述实施方式1、2中，在节点间电压限制电路60中作为逆流防止元件而设置有第3二极管61，但也可以是以限制电流从电压限制电路侧电容器62流向第1节点N1的方式设置FET(Field effect transistor，场效应晶体管)。

此外，在上述实施方式3、4中，在开关电压限制电路70中作为逆流防止元件而设置有第3二极管61，但也可以是以限制电流从电压限制电路侧电容器62流向第1开关47的方式设置FET(Field effect transistor)。

实施方式3、4也可以还具备在实施方式1、2中说明的节点间电压限制电路60。

产业上的可利用性

如以上说明的那样，本发明的第1方式能够获得能防止在将旁路开关从接通切换到关断时第1节点以及第2节点间的部件由于浪涌电压而损坏、且加快发光电路中流动的电流的上升这样的实用性高的效果，所以极其有用，产业上的利用性高。

此外，本发明的第2方式能够获得能不依赖电流源地加快发光电路中流动的电流的下降这样的实用性高的效果，所以极其有用，产业上的利用性高。

符号说明

100 激光加工装置；

10 激光加工头；

40 激光振荡器；

41 激光二极管；

42 发光电路；

43 旁路开关(第2开关)；

45 电压测定部；

46 控制部；

47 第1开关；

50 电流源；

51 交流电源；

52 电流源侧第1整流电路；

53 电流源侧逆变器电路；

54 电流源侧电容器；

55 电流源侧绝缘变压器；

56 电流源侧第2整流电路；

60 节点间电压限制电路；

61 第3二极管(逆流防止元件)；

62 电压限制电路侧电容器；

63a 第1电压限制电路侧上臂开关元件(降压用开关)；

63b 第1电压限制电路侧下臂开关元件(降压用开关)；

63c 第2电压限制电路侧上臂开关元件(降压用开关)；

63d 第2电压限制电路侧下臂开关元件(降压用开关)；

64 电压限制电路侧绝缘变压器；

66 电压限制电路侧整流电路；

67 开关元件(降压用开关)；

68 电阻；

70 开关电压限制电路；

90 光纤；

LB 激光；

N1 第1节点；

N2 第2节点。

Claims (12)

1.一种激光振荡器，具备：

发光电路，具有1个激光二极管或相互串联连接的多个激光二极管，连接在第1节点以及第2节点间；

电流源，将供给电流供给至所述第1节点以及第2节点间；

旁路开关，与所述发光电路并联连接；

电压测定部，测定与所述第1节点以及第2节点间的电压相应的测定电压；

节点间电压限制电路，进行使所述第1节点以及第2节点间的电压降低的降压动作；和

控制部，在所述旁路开关从接通切换到关断时执行浪涌电压控制，该浪涌电压控制在由所述电压测定部测定的测定电压为给定阈值以上的情况下使所述节点间电压限制电路执行所述降压动作，而在由所述电压测定部测定的测定电压小于给定阈值的情况下不使所述节点间电压限制电路执行所述降压动作。

2.根据权利要求1所述的激光振荡器，其中，

所述节点间电压限制电路具有：

电压限制电路侧电容器，与所述发光电路以及所述旁路开关并联连接；

降压用开关，与该电压限制电路侧电容器并联连接，在给定的开关动作时，通过所述电压限制电路侧电容器所蓄积的能量，生成给定频率的再生用第1交流电压；和

电压限制电路侧整流电路，根据基于所述再生用第1交流电压的再生用第2交流电压，生成直流电流，

所述控制部通过使所述降压用开关进行所述给定的开关动作，从而使所述节点间电压限制电路执行所述降压动作，

所述电流源利用基于所述直流电流的电力来进行所述供给电流的供给。

3.根据权利要求2所述的激光振荡器，其中，

所述节点间电压限制电路还具有：

电压限制电路侧绝缘变压器，将所述电压限制电路侧整流电路和所述降压用开关绝缘，

所述电流源具有：

电流源侧第1整流电路，将从交流电源输出的电源电压变换成直流电压；

电流源侧逆变器电路，根据所述电流源侧第1整流电路的输出节点的电压，生成供给用第1交流电压；

电流源侧电容器，在所述电流源侧第1整流电路的输出节点间，与所述电流源侧第1整流电路以及所述电流源侧逆变器电路并联连接；

电流源侧第2整流电路，根据基于所述供给用第1交流电压的供给用第2交流电压，生成直流的供给电流；和

电流源侧绝缘变压器，将所述电流源侧逆变器电路和电流源侧第2整流电路绝缘，

在所述电压限制电路侧整流电路的输出节点间，连接有所述电流源侧电容器。

4.根据权利要求1所述的激光振荡器，其中，

所述节点间电压限制电路具有：

电压限制电路侧电容器，与所述发光电路以及所述旁路开关并联连接；

降压用开关，与该电压限制电路侧电容器并联连接；和

电阻，与该电压限制电路侧电容器并联连接，并且与所述降压用开关串联连接，

所述控制部通过将所述降压用开关接通来使所述节点间电压限制电路执行所述降压动作。

5.根据权利要求2～4中的任一项所述的激光振荡器，其中，

所述多个激光二极管将各自的阴极朝向所述第2节点，

所述节点间电压限制电路还具有：逆流防止元件，限制电流从所述电压限制电路侧电容器流向所述第1节点。

6.一种激光加工装置，具备：

权利要求1～5中的任一项所述的激光振荡器；

光纤，使由所述激光振荡器射出的激光通过；和

激光加工头，将通过所述光纤后的激光射出。

7.一种激光振荡器，具备：

发光电路，具有1个激光二极管或相互串联连接的多个激光二极管，连接在第1节点以及第2节点间；

第1开关，在所述第1节点以及第2节点间与所述发光电路串联连接；

电流源，将供给电流供给至所述第1节点以及第2节点间；

第2开关，与包括所述发光电路以及第1开关的串联连接电路并联连接；

开关电压限制电路，具有与所述发光电路串联连接且与所述第1开关并联连接的电压限制电路侧电容器，并且进行使所述第1开关的两端的电压降低的降压动作；

电压测定部，测定与所述第1开关的两端的电压相应的测定电压；和

控制部，在将所述第1开关从接通切换到关断且将所述第2开关从关断切换到接通的切换动作时执行电压控制，该电压控制在由所述电压测定部测定的测定电压为给定阈值以上的情况下使所述开关电压限制电路执行所述降压动作，而在由所述电压测定部测定的测定电压小于给定阈值的情况下不使所述开关电压限制电路执行所述降压动作。

8.根据权利要求7所述的激光振荡器，其中，

所述开关电压限制电路具有：

降压用开关，与所述电压限制电路侧电容器并联连接，在给定的开关动作时，通过所述电压限制电路侧电容器所蓄积的能量，生成再生用第1交流电压；和

电压限制电路侧整流电路，根据基于所述再生用第1交流电压的再生用第2交流电压，生成直流电流，

所述控制部通过使所述降压用开关进行所述给定的开关动作，从而使所述开关电压限制电路执行所述降压动作，

所述电流源利用基于所述直流电流的电力来进行所述供给电流的供给。

9.根据权利要求8所述的激光振荡器，其中，

所述开关电压限制电路还具有：

电压限制电路侧绝缘变压器，将所述电压限制电路侧整流电路和所述降压用开关绝缘，

所述电流源具有：

电流源侧第1整流电路，将从交流电源输出的电源电压变换成直流电压；

电流源侧逆变器电路，根据所述电流源侧第1整流电路的输出节点的电压，生成供给用第1交流电压；

电流源侧电容器，在所述电流源侧第1整流电路的输出节点间，与所述电流源侧第1整流电路以及所述电流源侧逆变器电路并联连接；

电流源侧第2整流电路，基于所述供给用第2交流电压，生成直流的供给电流；和

电流源侧绝缘变压器，将所述电流源侧逆变器电路和所述电流源侧第2整流电路绝缘，

在所述电压限制电路侧整流电路的输出节点间，连接有所述电流源侧电容器。

10.根据权利要求7所述的激光振荡器，其中，

所述开关电压限制电路具有：

降压用开关，与所述电压限制电路侧电容器并联连接；和

电阻，与该电压限制电路侧电容器并联连接，并且与所述降压用开关串联连接，

所述控制部通过将所述降压用开关接通来使所述开关电压限制电路执行所述降压动作。

11.根据权利要求8～10中的任一项所述的激光振荡器，其中，

所述开关电压限制电路还具有：逆流防止元件，限制电流从所述电压限制电路侧电容器流向所述第1开关。

12.一种激光加工装置，具备：

权利要求7～11中的任一项所述的激光振荡器；

光纤，使由所述激光振荡器射出的激光通过；和

激光加工头，将通过所述光纤后的激光射出。

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