JP5734158B2 - レーザ加工機用電源装置 - Google Patents
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Description
上記制御手段は、被加工物の加工条件に応じて上記電圧パルスのキャリア周波数を時間軸に対して上記レーザ発振器の共振周波数よりも高い周波数から上記共振周波数になるまで徐々に低くなるパルス周波数変調制御するための情報を生成するパルス周波数変調制御情報生成手段と、上記パルス周波数変調制御情報生成手段で生成されたパルス周波数変調制御情報を反映させてパルス周波数変調された指令パルスを生成する指令パルス発生手段と、上記指令パルス発生手段で発生された指令パルスに基づいて上記インバータのスイッチング素子をオンオフ制御するインバータ駆動手段とを備え、上記インバータ駆動手段の駆動により上記インバータからパルス周波数変調された上記電圧パルスを出力する。
また、この発明に係るレーザ加工機用電源装置は、レーザ発振器に対してレーザ発振用の高周波の電圧パルスを出力する電力変換用のインバータと、上記インバータの上記電圧パルスの出力に応じて上記レーザ発振器における共振負荷との間で直列共振する共振リアクトルと、上記共振負荷と上記共振リアクトルとが上記電圧パルスの出力に応じた共振動作をするように上記インバータを制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、被加工物の加工条件に応じて上記電圧パルスのキャリア周波数を時間軸に対して上記レーザ発振器の共振周波数よりも低い周波数から上記共振周波数になるまで徐々に高くなるパルス周波数変調制御するための情報を生成するパルス周波数変調制御情報生成手段と、上記パルス周波数変調制御情報生成手段で生成されたパルス周波数変調制御情報を反映させてパルス周波数変調された指令パルスを生成する指令パルス発生手段と、上記指令パルス発生手段で発生された指令パルスに基づいて上記インバータのスイッチング素子をオンオフ制御するインバータ駆動手段とを備え、上記インバータ駆動手段の駆動により上記インバータからパルス周波数変調された上記電圧パルスを出力する。
図1はこの発明の実施の形態1におけるレーザ加工機の全体を示す構成図、図2は同レーザ加工機に使用されるレーザ加工機用電源装置の構成図である。
図4は、図2に示す制御回路15の詳細を示すブロック図である。
レーザ加工機は、CNC装置8にユーザが加工条件を入力することで加工を行う。この加工条件はCNCから通信回線などを介して制御回路15に送信される。
上記の実施の形態1では、インバータ12から出力される電圧パルスを高い周波数faから徐々に共振周波数frになるようにPFM制御しているが、被加工物7の材質によっては、一連の電圧パルスの前半で共振周波数frの放電電圧を印加し、後半で徐々に高い周波数faに移行するようにしてもよい。
上記の実施の形態1では、一連の電圧パルスについて高いキャリア周波数faから徐々に共振周波数frになるようにPFM制御しているが、最初からインバータ12から出力される電圧パルスのキャリア周波数を大きくとると、放電電極11a,11bに印加する電圧パルスのパルス幅が短くなるので、レーザ放電の初期段階において、放電のちらつきや立ち消えが起こるおそれがある。そして、放電が不安定になると、負荷のインピーダンスが変化してLC共振点がずれ、放電電流がそれに応じて振動することから、所望の放電電力が得られなくなり、加工品質に影響を与える。
上記の実施の形態1〜3の手法を用いて、レーザパルスの1パルス単位ごとにインバータ12から出力される電圧パルスのキャリア周波数をPFM制御すれば、例えば図8に示すような任意の放電電力、レーザエネルギが得られることになる。
11a,11b 放電電極、12 インバータ、13a,13b 共振リアクトル、
15 制御回路、16a,16b ゲートドライブ回路、
17 LUT(ルックアップテーブル)、18 選択回路、19 指令パルス発生回路、20 ゲートパルス生成回路。
Claims (6)
- レーザ発振器に対してレーザ発振用の高周波の電圧パルスを出力する電力変換用のインバータと、上記インバータの上記電圧パルスの出力に応じて上記レーザ発振器における共振負荷との間で直列共振する共振リアクトルと、上記共振負荷と上記共振リアクトルとが上記電圧パルスの出力に応じた共振動作をするように上記インバータを制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、被加工物の加工条件に応じて上記電圧パルスのキャリア周波数を時間軸に対して上記レーザ発振器の共振周波数よりも高い周波数から上記共振周波数になるまで徐々に低くなるパルス周波数変調制御するための情報を生成するパルス周波数変調制御情報生成手段と、
上記パルス周波数変調制御情報生成手段で生成されたパルス周波数変調制御情報を反映させてパルス周波数変調された指令パルスを生成する指令パルス発生手段と、
上記指令パルス発生手段で発生された指令パルスに基づいて上記インバータのスイッチング素子をオンオフ制御するインバータ駆動手段とを備え、上記インバータ駆動手段の駆動により上記インバータからパルス周波数変調された上記電圧パルスを出力するレーザ加工機用電源装置。 - レーザ発振器に対してレーザ発振用の高周波の電圧パルスを出力する電力変換用のインバータと、上記インバータの上記電圧パルスの出力に応じて上記レーザ発振器における共振負荷との間で直列共振する共振リアクトルと、上記共振負荷と上記共振リアクトルとが上記電圧パルスの出力に応じた共振動作をするように上記インバータを制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、被加工物の加工条件に応じて上記電圧パルスのキャリア周波数を時間軸に対して上記レーザ発振器の共振周波数よりも低い周波数から上記共振周波数になるまで徐々に高くなるパルス周波数変調制御するための情報を生成するパルス周波数変調制御情報生成手段と、
上記パルス周波数変調制御情報生成手段で生成されたパルス周波数変調制御情報を反映させてパルス周波数変調された指令パルスを生成する指令パルス発生手段と、
上記指令パルス発生手段で発生された指令パルスに基づいて上記インバータのスイッチング素子をオンオフ制御するインバータ駆動手段とを備え、上記インバータ駆動手段の駆動により上記インバータからパルス周波数変調された上記電圧パルスを出力するレーザ加工機用電源装置。 - 上記指令パルス発生手段は、上記パルス周波数変調制御情報によるパルス周波数変調の前後でデューティ比が同じであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のレーザ加工機用電源装置。
- 上記パルス周波数変調制御情報生成手段は、被加工物の加工条件に応じて上記電圧パルスのキャリア周波数をパルス周波数変調制御するための時間とキャリア周波数の関係を設定した情報が予め登録されたメモリ手段で構成されている請求項1から請求項3のいずれか1項に記載のレーザ加工機用電源装置。
- 上記パルス周波数変調制御情報生成手段は、被加工物の加工材質に合わせて、上記インバータからレーザパルスの1パルス分に相当する一連の電圧パルスが出力されるたびに、パルス周波数変調制御用の情報を変更するものである請求項1から請求項4のいずれか1項に記載のレーザ加工機用電源装置。
- 上記パルス周波数変調制御情報生成手段からの上記パルス周波数変調制御情報に基づいて上記インバータからパルス周波数変調されて出力される電圧パルスのキャリア周波数が予め規定された周波数よりも高い場合には、上記指令パルス発生手段はレーザパルスの1パルス分に相当する一連の上記指令パルスの内、初期の立上りパルスのみパルス幅を長くする請求項1から請求項5のいずれか1項に記載のレーザ加工機用電源装置。
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