JPH04208583A - Controlling method for high frequency power source of laser - Google Patents

Controlling method for high frequency power source of laser

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JPH04208583A
JPH04208583A JP2303972A JP30397290A JPH04208583A JP H04208583 A JPH04208583 A JP H04208583A JP 2303972 A JP2303972 A JP 2303972A JP 30397290 A JP30397290 A JP 30397290A JP H04208583 A JPH04208583 A JP H04208583A
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voltage
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Mikio Yonekura
米倉 幹夫
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Abstract

PURPOSE:To widely set a laser processing condition and to perform an excellent processing by controlling ON, OFF a pulse oscillation by a high frequency inverter, and controlling a feedback by dividing to the times of ON and OFF of pulse oscillations by a switching circuit. CONSTITUTION:Since a feedback switching circuit 17 and an output pair voltage comparator 19 are provided in an output controller 7, when a command pulse is ON, an error signal between a command current compared by a comparator and an output current is passed through an electronic switch S3 to control a switching transistor Tr1 of a converter 3 through a PWM circuit. When the pulse is OFF, an error signal of an output voltage E2 of a converter compared by the comparator 19 is passed through an electronic switch S4 to similarly control the transistor Tr1. Thus, even if the ON, OFF of the pulse are controlled by the inverter, a feedback loop is normally operated. In this manner, a pulse of a rectangular wave having no unsharpness up to several kHz can be output, and hence a processing condition can be widely set to perform an excellent processing.

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) この発明はレーザ用高周波電源の制御方法に関する。[Detailed description of the invention] [Purpose of the invention] (Industrial application field) The present invention relates to a method of controlling a high frequency power source for a laser.

(従来の技術) 従来のレーザ用高周波電源の回路の一例を第3図に示し
である。図示のように従来の回路は整流部1、コンバー
タ部3、高周波インバータ部5、出力制御部7、出カド
ランスT、電流センサ9及び電流信号生成部11等から
なっている。整流部1は商用三相交流(200V)をダ
イオード郡D1及び平滑コンデンサC1により整流、平
滑化して直流電圧E+  (250V前後)を出力する
(Prior Art) An example of a circuit of a conventional high frequency power source for a laser is shown in FIG. As shown in the figure, the conventional circuit includes a rectifier section 1, a converter section 3, a high frequency inverter section 5, an output control section 7, an output transformer T, a current sensor 9, a current signal generation section 11, and the like. The rectifier 1 rectifies and smoothes a commercial three-phase AC (200V) using a diode group D1 and a smoothing capacitor C1, and outputs a DC voltage E+ (approximately 250V).

コンバータ部3は、直流電圧E1を指令電流に対応した
直流電圧E2 (0〜200Vのパルス又は連続波形)
に変換するもので、スイッチングトランジスタT22、
帰還ダイオードD2、チョークコイルし、コンデンサ0
2等から構成されている。
The converter unit 3 converts the DC voltage E1 into a DC voltage E2 (0 to 200V pulse or continuous waveform) corresponding to the command current.
The switching transistor T22,
Feedback diode D2, choke coil, capacitor 0
It consists of 2nd class.

スイッチングトランジスタT、1の制御は出力制御部7
のPWM回路によって行なわれ、そのスイッチング周波
数fsは一般に10 K Hz 〜100 KHzであ
る。
The switching transistors T, 1 are controlled by the output control section 7.
The switching frequency fs is generally between 10 KHz and 100 KHz.

高周波インバータ部5は直流電圧E2を高周波交流E3
  (周波数fcは100 K Hz 〜30 M H
2)に変換するもので、4個のスイッチングトランジス
タTt2〜T79、高周波ドライブ部13及び高周波発
振器15等から構成されている。高周波インバータの出
力は出カドランスTを介して負荷に接続されている。
The high frequency inverter section 5 converts the DC voltage E2 into a high frequency AC E3.
(Frequency fc is 100 KHz ~ 30 MH
2), and is composed of four switching transistors Tt2 to T79, a high frequency drive section 13, a high frequency oscillator 15, etc. The output of the high frequency inverter is connected to a load via an output transformer T.

出力電流は電流センサ9によって検出され、電流信号生
成部11てフィードバック信号に変換される。この信号
は出力制御部7の比較器で指令電流と比較され、その誤
差信号によりPWM回路をドライブし、前記コンバータ
部のスイッチングトランジスタTl+を制御し、出力電
流を指令電流に一致させる。
The output current is detected by the current sensor 9 and converted into a feedback signal by the current signal generator 11. This signal is compared with the command current by a comparator in the output control section 7, and the error signal drives the PWM circuit, controls the switching transistor Tl+ of the converter section, and makes the output current match the command current.

(発明が解決しようとする課題) レーザ加工において、穴明けや切断を行なう場合には、
通常パルスレーザが利用される。これは、パルスレーザ
の方か連続レーザよりも狭い場所を、急速に高温にする
ことかてきるからである。
(Problem to be solved by the invention) When drilling or cutting in laser processing,
Usually a pulsed laser is used. This is because pulsed lasers can heat up a narrow area more quickly than continuous lasers.

このパルス周波数fpは通常数10〜数KHzで、その
デユーティ比も加工条件により適宜選択される。
This pulse frequency fp is usually several tens to several KHz, and its duty ratio is also appropriately selected depending on the processing conditions.

前記の従来のレーザ用高周波電源回路によって、パルス
発振を行なうと、第4図の(a)のような指令電流に対
して、コンバータ部の出力電圧E2は(b)図のように
なり、出力電流は(c)図のようになる。即ち、指令電
流に対して出力電流が応答遅れを生じ、波形かなまった
ものになる。波形がなまるとパルス加工の効果か低減す
る。この原因はコンバータ部3のチョークコイルL及び
コンデンサC2の影響によるもので、応答遅れは数10
μs〜1msになる。
When pulse oscillation is performed using the conventional high-frequency power supply circuit for a laser, the output voltage E2 of the converter section becomes as shown in Fig. 4(b) in response to a command current as shown in Fig. 4(a), and the output The current is as shown in figure (c). That is, the output current has a response delay with respect to the command current, and the waveform becomes irregular. If the waveform becomes dull, the effect of pulse processing will be reduced. The cause of this is due to the influence of the choke coil L and capacitor C2 of the converter section 3, and the response delay is several tens of thousands.
It becomes μs to 1ms.

一方パルス周波数fpは前記のように数10〜数KHz
であり、例えばIKHzの場合、その周期は1− m 
sになり、前記の応答遅れと同程度になる。現実に、f
 c−2MHzS f 5=150KH2の電源におい
て、fpか500Hzを越えると、波形のなまりか大き
くなり、fpかIKHzを越えると実用上パルス発振が
不可能になる。
On the other hand, the pulse frequency fp is several tens to several KHz as mentioned above.
For example, in the case of IKHz, the period is 1-m
s, which is comparable to the response delay described above. In reality, f
In a power source of c-2MHzS f 5 = 150KH2, if fp exceeds 500Hz, the waveform becomes rounded or large, and if fp exceeds IKHz, pulse oscillation becomes practically impossible.

この発明は、このような点に着目して創案されたもので
、数KHzまでなまりのない矩形波のパルスの出力を可
能にすることにより、レーザ加工条件を広く設定でき、
良好な加工のできる、レーザ用高周波電源の制御方法を
提供することを目的とするものである。
This invention was created with attention to these points, and by making it possible to output square wave pulses without rounding up to several KHz, laser processing conditions can be set over a wide range.
It is an object of the present invention to provide a method of controlling a high frequency power source for a laser, which enables good processing.

[発明の構成] (課題を解決するための手段) 前記の目的を達成するために、この発明のレーザ用高周
波電源の制御方法は、出力制御用のコンバータ部と、高
周波インバータ部を備えたレーザ用電源において、パル
ス発振のON、OFF制御を高周波インバータ部で行な
い、フィードバック制御は、切換回路によりパルス発振
のON時とOFF時に分け、ON時には出力電流を指令
電流と比較して制御し、OFF時にはコンバータ部の出
力電圧を、指令電流に対して予め定められた所定電圧と
比較して制御するようにしたものである。
[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, a method for controlling a high frequency power source for a laser according to the present invention provides a method for controlling a high frequency power source for a laser, which includes a converter section for output control and a high frequency inverter section. In the power supply, ON and OFF control of pulse oscillation is performed by a high-frequency inverter section, and feedback control is performed by a switching circuit that separates the ON and OFF states of the pulse oscillation. Sometimes, the output voltage of the converter section is controlled by comparing it with a predetermined predetermined voltage for the command current.

(作用) パルス発振のON、OFF制御を高周波インバータ部で
行なうので、出力電流の高周波パルスの波形に、なまり
が殆んど生しない。フィードバックはパルス発振のON
時とOFF時に切換えて行なわれ、パルス発振のON時
には従来のように、出力電流が指令電流になるように制
御され、OFF時には次のパルスのON時に備えて、コ
ンバータ部の出力電圧か予め指令電流に対して定められ
た所定電圧になるように制御される。
(Function) Since ON/OFF control of pulse oscillation is performed by the high frequency inverter section, there is almost no rounding in the waveform of the high frequency pulse of the output current. Feedback is pulse oscillation ON
When the pulse oscillation is ON, the output current is controlled to be the command current as in the past, and when the pulse oscillation is OFF, the output voltage of the converter section is controlled in advance to the command current in preparation for the next pulse ON. The current is controlled to a predetermined voltage.

(実施例) 次にこの発明の実施例について図面に基づいて説明する
。第1図はこの発明を実施した回路図である。整流部1
、コンバータ部3、高周波インバータ部5等の主回路は
第3図の従来の回路と同一である。相違点は、まず出力
電流とパルスの指令を分離していることであるが、この
ようにするとこの発明の目的を達するための回路が簡単
になるからである。次に大きな相違点は、従来の回路て
はコンバータ部てパルス出力の制御をしていたか、この
回路では高周波インバータ部て行なっていることである
(Example) Next, an example of the present invention will be described based on the drawings. FIG. 1 is a circuit diagram implementing the present invention. Rectifier part 1
, the converter section 3, the high frequency inverter section 5, and other main circuits are the same as the conventional circuit shown in FIG. The difference is that the output current and pulse commands are separated, but this is because the circuit for achieving the purpose of the invention becomes simpler. The next major difference is that in conventional circuits, the pulse output was controlled by the converter section, whereas in this circuit, the pulse output is controlled by the high frequency inverter section.

次にこのパルス出力の制御について詳細に説明する。高
周波発振器15の周波数fc(100KHz〜30MH
2)のキャリヤ信号はバッファB1、反転バッファB2
を通って2相の信号に分けられ、それぞれ電子スイッチ
s、、s2を通って高周波ドライブ部13へ供給される
。高周波ドライブ部13はこの2相信号によってインバ
ータ回路のスイッチングトランジスタT、2〜Tr、を
ドライブし、コンバータ部3から供給される電圧E2の
直流を周波数fcの高周波交流に変換する。
Next, control of this pulse output will be explained in detail. Frequency fc of high frequency oscillator 15 (100KHz to 30MHz
2) The carrier signal is sent to buffer B1 and inverted buffer B2.
The signal is divided into two-phase signals, which are supplied to the high-frequency drive section 13 through electronic switches s, , s2, respectively. The high-frequency drive section 13 drives the switching transistors T, 2 to Tr of the inverter circuit with this two-phase signal, and converts the DC voltage E2 supplied from the converter section 3 into a high-frequency AC signal with a frequency fc.

電子スイッチS1及びS2は指令パルス(連続でもよい
)かONのときのみイネーブルになり、2相信号を通過
させる。指令パルスかOFFのときは高周波ドライブ部
13には信号が行かないので、インバータ回路のスイッ
チングトランジスタはすべてOFFになり、動作しない
。したがって、パルス指令がONのときは通常のインバ
ータとして動作し、OFFのときは出力しないことによ
りパルス制御ができることになる。
Electronic switches S1 and S2 are enabled only when a command pulse (which may be continuous) is ON, allowing two-phase signals to pass through. When the command pulse is OFF, no signal is sent to the high frequency drive unit 13, so all switching transistors in the inverter circuit are OFF and do not operate. Therefore, when the pulse command is ON, it operates as a normal inverter, and when the pulse command is OFF, it does not output, thereby enabling pulse control.

次に従来の回路と相違する点は、出力制御部7にフィー
ドバック切換回路17、及び出力対電圧比較回路19を
設けたことである。その理由は指令電流と出力電流を比
較器で突合せ、その誤差信号によりフィードバック制御
をすると、ON時はよいが、OFF時は出力電流が0で
あるため誤差信号が大きくなり、コンバータ部3の出力
電圧E2か必要以上に上昇する。そのためこの回路では
、フィードバックを出力電流とコンバータ出力電圧の2
系統にして、パルスのON、OFFによって切換え、O
FF時にもコンバータ部3の出力電圧E2を適正な値に
制御するようにしたものである。
Next, the difference from the conventional circuit is that the output control section 7 is provided with a feedback switching circuit 17 and an output-to-voltage comparison circuit 19. The reason for this is that when the command current and the output current are compared with a comparator and the feedback control is performed using the error signal, it is good when ON, but when the output current is 0 when OFF, the error signal becomes large, and the output of converter section 3 Voltage E2 increases more than necessary. Therefore, in this circuit, the feedback is the output current and the converter output voltage.
System, switch by ON/OFF of pulse, O
The output voltage E2 of the converter section 3 is controlled to an appropriate value even during FF operation.

フィードバック切換回路17の電子スイッチS3は指令
パルスかONのとき、また電子スイッチS4は指令パル
スがOFFのとき、それぞれイネーブルになり信号を通
過させる。出力対電圧比較回路1つは、指定電流に対し
て予め定められたコンバータの適正な出力電圧(所定電
圧)を記憶しており、これと電圧検出器で検出されたコ
ンバータの出力電圧E2とを比較し、その誤差信号を出
力するものである。
The electronic switch S3 of the feedback switching circuit 17 is enabled when the command pulse is ON, and the electronic switch S4 is enabled and allows the signal to pass when the command pulse is OFF. One output-to-voltage comparison circuit stores a predetermined appropriate output voltage (predetermined voltage) of the converter for a specified current, and compares this with the converter output voltage E2 detected by the voltage detector. It compares and outputs the error signal.

コノヨウに構成されているので、指令パルス力ONのと
きには、比較器で比較された指令電流と出力電流の誤差
信号は電子スイッチS3を通り、PWM回路を介してコ
ンバータ部3のスイッチングトランジスタTI、を制御
する。また、指令パルスがOFFのときは、出力対電圧
比較回路19て比較されたコンバータの出力電圧E2の
誤差信号が電子スイッチS4を通り、同様にスイッチン
グトランジスタTI、を制御する。このように、インバ
ータでパルスのON、OFF制御をしても、フィードバ
ックループは正常に動作する。
Therefore, when the command pulse force is ON, the error signal between the command current and the output current, which are compared by the comparator, passes through the electronic switch S3 and the switching transistor TI of the converter section 3 via the PWM circuit. Control. Further, when the command pulse is OFF, an error signal of the output voltage E2 of the converter compared by the output-to-voltage comparison circuit 19 passes through the electronic switch S4, and similarly controls the switching transistor TI. In this way, the feedback loop operates normally even if the pulse is controlled on and off using an inverter.

この回路による出力電流のパルス波形は第2図の(b)
のようになり、波形のなまりは極めて少ない。これは、
高周波インバータ部におけるトランジスタ、電子スイッ
チ等による応答遅れが、パルス周波数fpに対して無視
てきる程小さいためである。
The pulse waveform of the output current from this circuit is shown in Figure 2 (b).
The result is as follows, and there is very little waveform distortion. this is,
This is because the response delay caused by transistors, electronic switches, etc. in the high frequency inverter section is so small that it can be ignored with respect to the pulse frequency fp.

[発明の効果] 以上の説明から理解されるように、この発明は特許請求
の範囲に記載の構成を備えているので、数KHzまでな
まりのない矩形波のパルスを出力できる。したがって、
加工条件を広く設定でき、良好な加工のできるレーザ用
高周波電源の制御方法を提供することかできる。
[Effects of the Invention] As can be understood from the above description, since the present invention has the configuration described in the claims, it is possible to output square wave pulses with no rounding up to several KHz. therefore,
It is possible to provide a method of controlling a high frequency power source for a laser, which allows a wide range of processing conditions to be set and allows for good processing.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図はこの発明を実施した回路図、第2図(a)は指
令パルス波形(連続波形を含む)、同図(b)は第1図
の回路による出力電流波形、第3図は従来のレーザ用高
周波電源の回路図、第4図(a)は指令電流波形、同図
(b)は第3図の回路によるコンバータ出力電圧E2の
波形、同図(c)は同様に出力電流の波形である。 代理人 弁理士  三 好 秀 和
Figure 1 is a circuit diagram implementing the present invention, Figure 2 (a) is the command pulse waveform (including continuous waveforms), Figure 2 (b) is the output current waveform from the circuit in Figure 1, and Figure 3 is the conventional 4(a) is the command current waveform, FIG. 4(b) is the waveform of the converter output voltage E2 from the circuit of FIG. 3, and FIG. 4(c) is the same as the output current waveform. It is a waveform. Agent Patent Attorney Hidekazu Miyoshi

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 出力制御用のコンバータ部と、高周波インバータ部を備
えたレーザ用電源において、パルス発振のON、OFF
制御を高周波インバータ部で行ない、フィードバック制
御は、切換回路によりパルス発振のON時とOFF時に
分け、ON時には出力電流を指令電流と比較して制御し
、OFF時にはコンバータ部の出力電圧を、指令電流に
対して予め定められた所定電圧と比較して制御するよう
にしたことを特徴とするレーザ用高周波電源の制御方法
Turns pulse oscillation on and off in a laser power supply equipped with a converter section for output control and a high frequency inverter section.
Control is performed by a high-frequency inverter section, and feedback control is performed by dividing the pulse oscillation into ON and OFF times using a switching circuit. When ON, the output current is compared with the command current, and when OFF, the output voltage of the converter section is controlled by comparing it with the command current. A method for controlling a high frequency power source for a laser, characterized in that control is performed by comparing the voltage with a predetermined voltage.
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