JPH05152652A - Laser power supply device - Google Patents

Laser power supply device

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JPH05152652A
JPH05152652A JP33776591A JP33776591A JPH05152652A JP H05152652 A JPH05152652 A JP H05152652A JP 33776591 A JP33776591 A JP 33776591A JP 33776591 A JP33776591 A JP 33776591A JP H05152652 A JPH05152652 A JP H05152652A
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Japan
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laser
capacitor
lamp
capacitors
welding
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Shigeyuki Hiiro
重之 日色
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Miyachi Technos Corp
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Abstract

PURPOSE:To shorten machine tact by ensuring a desired alteration adjustment for alteration of welding conditions and the like effectually in a short time. CONSTITUTION:Charge-switching field effect transistors F1 and F2 are connected between parallel-connected two capacitors C1, C2 and an input terminal 10. These transistors F1, F2 are controlled in their on/off operations by charge control parts 22, 24 through driver circuits 12, 14. In contrast, NPN transistors Tr1 and Tr2 are connected between both capacitors C1, C2 and a lamp 20 for discharging power of each capacitor to the side of the lamp 20 as a switching element. Theses transistors Tr1, Tr2 are controlled in their on/off operations by first and second lamp lighting discharge control parts 34, 36 through driver circuits 16, 18. A main control part 42 control the whole of the device and respective portions, and a charging voltage set part 40 provides charging voltage setting values of the respective capacitors C1, C2.

Description

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

【産業上の利用分野】本発明は、コンデンサからの放電
エネルギによりレーザ励起用のランプを点灯させてレー
ザ光を発振出力するための電源装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a power supply device for oscillating and outputting laser light by turning on a lamp for laser excitation by discharge energy from a capacitor.

【従来の技術】YAGレーザ等の固体レーザでは、コン
デンサに電気エネルギをいったん蓄積し、該コンデンサ
よりそのエネルギをキセノンランプ等の励起ランプに放
電することで、励起ランプを点灯させ、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。この種のレーザを用いる溶接において、1回の
レーザ発振で1つの溶接ポイントを溶接する場合は、レ
ーザ発振の度毎にコンデンサより相当量の電力が瞬時に
ランプへ放電(供給)されるので、コンデンサの電圧を
基準値まで戻すのにかなりの時間を要する。たとえば、
容量が15000μFのコンデンサを使用し、このコン
デンサを基準電圧500Vから時間5msだけ放電さ
せ、放電後の電圧333Vから10Aの定電流で充電し
て該基準電圧まで戻す場合、所要充電時間は約250m
secである。したがって、この場合、各溶接ポイント
から次の溶接ポイントへの移行時間(マシンタクト)を
約255msより短くすることはできない。
2. Description of the Related Art In a solid-state laser such as a YAG laser, electric energy is temporarily stored in a condenser, and the energy is discharged from the condenser to an excitation lamp such as a xenon lamp to turn on the excitation lamp and to change its emission energy. The laser medium is irradiated to cause laser oscillation. In welding using this type of laser, when one welding point is welded by one laser oscillation, a considerable amount of electric power is instantaneously discharged (supplied) from the capacitor to the lamp at each laser oscillation. It takes a considerable time to return the voltage of the capacitor to the reference value. For example,
When a capacitor with a capacity of 15000 μF is used, this capacitor is discharged from a reference voltage of 500 V for 5 ms, and the charged voltage of 333 V is returned to the reference voltage by a constant current of 10 A, the required charging time is about 250 m.
sec. Therefore, in this case, the transition time (machine tact) from each welding point to the next welding point cannot be made shorter than about 255 ms.

【発明が解決しようとする課題】従来のレーザ電源装置
では、上記のようにコンデンサの充電時間によってマシ
ンタクトが制限され、溶接工程の生産性を上げるのが難
しかった。充電時間を短くするために、充電用の電源電
圧を高くしたり、充電電流を大きくする方法が考えられ
るが、そうすると電源回路が大型化し電力消費効率が低
下するので、その方法にも限界がある。また、溶接ポイ
ントに応じて溶接条件、特にレーザ出力を変える場合、
一般にはコンデンサの充電電圧を変更することでそれに
対応するが、従来のレーザ電源装置では、コンデンサ充
電電圧の変更調整に時間がかかるため、新たな溶接条件
で次の溶接ポイントに対する溶接を即時に開始するのが
難しかった。また、コンデンサの充電電圧を下げる調整
の場合には、充電電圧調整用の放電回路にコンデンサの
エネルギを放電させるため、せっかく充電したエネルギ
を無駄に捨てなければならなかった。本発明は、かかる
問題点に鑑みてなされたもので、溶接条件の変更等に対
して短時間でかつ効率的に所要の変更調整を行い、マシ
ンタクトを短縮化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。
In the conventional laser power supply device, the machine tact is limited by the charging time of the capacitor as described above, and it is difficult to improve the productivity of the welding process. In order to shorten the charging time, it is conceivable to increase the power supply voltage for charging or increase the charging current, but doing so limits the size of the power supply circuit and reduces the power consumption efficiency. .. Also, when changing the welding conditions, especially the laser output, depending on the welding point,
Generally, this is done by changing the capacitor charging voltage, but with conventional laser power supply devices, it takes time to change and adjust the capacitor charging voltage, so welding under the new welding conditions immediately starts welding to the next welding point. It was difficult to do. Further, in the case of adjusting to lower the charging voltage of the capacitor, since the energy of the capacitor is discharged to the discharging circuit for adjusting the charging voltage, the charged energy must be wasted. The present invention has been made in view of the above problems, and a laser power supply device capable of shortening machine tact by performing necessary change adjustments in a short time and efficiently with respect to changes in welding conditions. The purpose is to provide.

【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、コンデンサに蓄積し
たエネルギを放電してレーザ励起用のランプを駆動する
レーザ電源装置において、前記ランプに対して互いに並
列に接続された複数のコンデンサと、前記複数のコンデ
ンサをそれぞれ独立的に任意の設定電圧まで充電するコ
ンデンサ充電手段と、前記ランプへそれぞれ所望のタイ
ミングで所望の電力を供給するよう前記複数のコンデン
サを個別的に放電させるコンデンサ放電手段とを具備す
る構成とした。
In order to achieve the above object, a laser power supply device according to the present invention is a laser power supply device for driving a lamp for laser excitation by discharging energy stored in a capacitor. A plurality of capacitors connected in parallel to each other, a capacitor charging means for independently charging the plurality of capacitors to an arbitrary set voltage, and a desired power supply to the lamp at a desired timing. And a capacitor discharging means for individually discharging the plurality of capacitors.

【作用】本発明では、第1のコンデンサを放電させて第
1の放電エネルギでレーザ励起用ランプを点灯させた
後、任意の時間をおいて第2のコンデンサを放電させて
第2の放電エネルギで該ランプを点灯させることができ
る。これにより、たとえば本発明のレーザ電源装置をレ
ーザ溶接に用いた場合には、1つの溶接ポイントに対す
るレーザ溶接を行ったのち、直ちに次の溶接ポイントに
対するレーザ溶接を実行することができ、マシンタクト
を短くすることができる。また、各コンデンサからの放
電エネルギを独立的に任意の量に設定できるため、溶接
ポイント毎に溶接条件を変更する場合でも、コンデンサ
充電電圧等の時間調整に時間をとることなく、任意のタ
イミングで各溶接条件に応じたレーザ出力でレーザ光を
発生させることができる。
According to the present invention, after discharging the first capacitor and turning on the laser excitation lamp with the first discharge energy, the second capacitor is discharged at an arbitrary time and the second discharge energy is discharged. The lamp can be turned on. Accordingly, for example, when the laser power supply device of the present invention is used for laser welding, laser welding can be performed on one welding point and then laser welding can be immediately performed on the next welding point. Can be shortened. Also, since the discharge energy from each capacitor can be set independently to any amount, even when changing the welding conditions for each welding point, it does not take time to adjust the capacitor charging voltage, etc., and at any timing. Laser light can be generated with a laser output according to each welding condition.

【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溶接用
のレーザ電源装置の構成を示す。このレーザ電源装置
は、レーザ励起用のランプ20に対して2つのコンデン
サC1,C2を互いに並列に接続している。これらのコン
デンサC1,C2 と入力端子10との間には、各コンデン
サを充電するためのスイッチング素子として電界効果型
トランジスタ(FET)F1,F2がそれぞれ接続されて
いる。これらのトランジスタF1,F2 のオン・オフ動作
はそれぞれ駆動回路12,14を介して充電制御部2
2,24により制御される。一方、コンデンサC1,C2
とランプ20との間には、各コンデンサの電力をランプ
20側へ放電させるためのスイッチング素子としてNP
N型トランジスタTr1,Tr2 がそれぞれ接続されてい
る。これらのトランジスタTr1,Tr2 のオン・オフ動
作は、それぞれ駆動回路16,18を介して第1,第2
のランプ点灯用放電制御部34,36により制御され
る。さらに、コンデンサC1,C2 と並列に、各コンデン
サの充電電圧を設定電圧まで下げるための放電回路QH
1,QH2 がそれぞれ接続されている。これらの放電回路
QH1,QH2 は、抵抗R1,R2 およびNPN型トランジ
スタtr1,tr2 を直列接続し、トランジスタtr1,t
r2 に対して並列に保護ダイオードd1,d2を接続して
なる構成である。これらトランジスタtr1,tr2 のオ
ン・オフ動作は、第1,第2の電圧調整用放電制御部2
8,32により制御される。コンデンサC1,C2 の端子
電圧つまり充電電圧V1,V2 は、第1,第2の充電電圧
検出回路26,30によってそれぞれ検出される。コン
デンサC1 に対して第1の充電電圧検出回路26より得
られる充電電圧測定値v1 は、第1の充電制御部22お
よび第1の電圧調整用放電制御部28に与えられる。一
方、コンデンサC2 に対して第2の充電電圧検出回路3
0より得られる充電電圧測定値v2 は第2の充電制御部
24および第2の電圧調整用放電制御部32に与えられ
る。充電電圧設定部40は、コンデンサC1 に対する充
電電圧設定値s1 を第1の充電制御部22および第1の
電圧調整用放電制御部28に与えるとともに、コンデン
サC2 に対する充電電圧設定値s2 を第2の充電制御部
24および第2の電圧調整用放電制御部32に与える。
これらの充電電圧設定値s1,s2 は、主制御部42から
の制御信号および設定値データによって随時変更可能と
なっている。主制御部42は、本電源装置内の全体制
御、各部に対する制御、外部装置との信号のやりとりを
行うもので、第1および第2の充電制御部22,24に
対してはコンデンサC1,C2 の充電を開始させるための
起動信号j1,j2 を与え、第1および第2の電圧調整用
放電制御部28,32に対してはコンデンサC1,C2 の
充電電圧を設定値まで下げるための起動信号k1,k2 を
与え、第1および第2のランプ点灯用放電制御部34,
36に対してはコンデンサC1,C2 をランプ20側へ放
電させるための起動信号m1,m2 および放電を終了させ
るための停止信号n1,n2 を与え、トリガ回路38に対
してはランプ点灯用のトリガ信号を発生させるためのタ
イミング信号tgを与える。なお、ランプ20に隣接し
てレーザ媒体、たとえばYAGロッド44が配設されて
おり、ランプ20が点灯すると、その光エネルギでYA
Gロッド44が励起されてレーザ発振する。レーザ発振
によりYAGロッド44の両端面から出射されたレーザ
光LBは、出力ミラー46と反射ミラー48の間で反射
を繰り返して増幅されたのち、出力ミラー46を抜けて
出力され、図示しないレーザ出射部または出射ユニット
を介して被加工物に入射する。これによって、1つの溶
接ポイントに対するレーザ溶接が行われる。次に、かか
る構成のレーザ電源装置におけるコンデンサの充電・放
電動作について説明する。たとえば、コンデンサC1 を
設定電圧(基準電圧)S1 まで充電する場合、主制御部
42は第1の充電制御部22に充電起動信号j1 を与え
て充電用トランジスタF1 をオンさせる。これにより、
入力端子10より直流の充電電流i1 がトランジスタF
1 を介してコンデンサC1 に供給され、コンデンサC1
の充電電圧V1 が上昇する。コンデンサC1 の充電電圧
V1 が上昇するにつれて、第1の充電電圧検出回路26
より得られる電圧測定値v1 も上昇する。そして、この
電圧測定値v1 が充電電圧設定部40からの設定値s1
に一致すると、第1の充電制御部22はトランジスタF
1 をオフにしてコンデンサC1 の充電を終了する。コン
デンサC2 を設定電圧(基準電圧)S2 まで充電する場
合は、充電用トランジスタF1 、主制御部42、第2の
充電制御部22および第2の充電電圧検出回路26等に
よって上記と同様な充電動作が行われる。ランプ20を
点灯させるためコンデンサC1 を放電させる場合、主制
御部42は第1のランプ点灯用放電制御部34に放電起
動信号m1 を与えて放電用トランジスタTr1 をオンさ
せる。これにより、コンデンサC1 に蓄積されていた電
力がトランジスタTr1 を介してランプ20側に放電さ
れ、ランプ20が放電電流I1 によって点灯する。ラン
プ20が点灯すると、その光エネルギでYAGロッド4
4がレーザ発振する。主制御部42は、放電開始時刻か
ら所定時間経過後に第1のランプ点灯用放電制御部34
に放電停止信号n1 を与えて放電用トランジスタTr1
をオフさせる。このような放電によって、コンデンサC
1 の充電電圧V1 は基準電圧から所定値だけ低い電圧ま
で下がる。コンデンサC2 を放電させる場合は、放電用
トランジスタTr2、主制御部42、第2のランプ点灯
用放電制御部36等によって上記と同様な放電動作が行
われる。なお、コンデンサC1,C2 を放電させる時、充
電用トランジスタF1,F2 をオフ状態のままにしてお
く。このように、放電時間中は入力端子10側とコンデ
ンサC1,C2 とを遮断しておくことで、電源電圧ないし
入力電圧E0 が変動しても放電電流I1,I2 は影響され
ないので、安定なレーザ出力が得られる。放電回路QH
1 は、コンデンサC1 の充電電圧V1 が設定値S1 より
も高くなっているときに、コンデンサC1 を放電させて
充電電圧V1 を設定値S1 に一致させるように動作す
る。充電電圧V1 が設定値S1 に一致している状態で設
定値S1 を低い値に変える場合、主制御部42は第1の
電圧調整用放電制御部28に起動信号k1 を与えてトラ
ンジスタtr1 をオンさせる。これにより、コンデンサ
C1 より放電回路QH1 に放電電流が流れて、コンデン
サ充電電圧V1 が下がり、第1の充電電圧検出回路26
からの電圧測定値v1 が新たな(変更後の)設定値s1'
に一致すると、第1の電圧調整用放電制御部28はトラ
ンジスタtr1をオフにして放電を止める。放電回路Q
H2 においても、第2の電圧調整用放電制御部32等に
よって同様な動作が行われる。次に、図2〜図7につき
具体的なレーザ溶接の場面における本実施例のレーザ電
源装置の作用を説明する。先ず、図2および図3は、同
一の溶接条件で多数の溶接ポイントをレーザ溶接する一
例である。図3に示すように、2枚の金属板50,52
の重ね合わせ部分に一定間隔で多数の溶接ポイントP1,
P2,……Pn を設定し、各々の溶接ポイントPi に対し
て一定のレーザ光を照射して両金属板50,52を接合
する場合である。この場合、本レーザ電源装置では、図
2の(A) に示すような特性でコンデンサC1 に充電・放
電を繰り返させることにより、図2の(B) に示すように
一定周期T0 でコンデンサC1 よりランプ20へ放電電
流(ランプ駆動電流)I1 を供給するとともに、図2の
(C) に示すような特性でコンデンサC2 に充電・放電を
繰り返させることにより、図2の(D) に示すように上記
放電電流I1 に対して半周期(T0 /2)だけ時間をず
らして一定周期T0 でコンデンサC2 よりランプ20に
放電電流(ランプ駆動電流)I2 を供給する。これによ
り、放電電流I1 ,I2 が流れる度にランプ20が点灯
し、その光エネルギで図2の(E) に示すようにYAGロ
ッド44がレーザ発振する。これにより、図3におい
て、奇数番目の溶接ポイントP1,P3,…はコンデンサC
1 の放電によるレーザ光によって溶接され、偶数番目の
溶接ポイントP2,P4,…はコンデンサC2 の放電による
レーザ光によって溶接されることになる。本レーザ電源
装置において、たとえばコンデンサC1,C2の容量がそ
れぞれ15000μFで、基準電圧(放電開始直前の充
電電圧)を500V、放電時間を10ms、放電終了時
の充電電圧を333V、充電電流を5Aとした場合、コ
ンデンサC1,C2 の各々の所要充電時間T0は約250
msecであって、各々の充放電サイクルは約255m
sに制限される。しかし、両コンデンサC1,C2 は時間
を半周期ずらして交互に充・放電を行うので、装置全体
としては約128msの周期でレーザ発振を繰り返すこ
とができる。これにより、レーザ溶接の時間間隔を半分
にすることができ、マシンタクトを大幅に短縮すること
ができる。したがって、図3において、溶接ポイントP
1,P2,…Pn の全所要溶接時間を大幅に短縮することが
できる。次に、図4および図5は、異なる溶接条件で多
数の溶接ポイントをレーザ溶接する一例である。たとえ
ば、図4に示すように、基板となる金属板54に対して
小さな金属片56と大きな金属片58をそれぞれ重ね合
わせ、小さい方の金属片56については小さな一対の溶
接ポイントPa1,Pa2を設定し、大きい方の金属片56
については大きな一対の溶接ポイントPb1,Pb2を設定
し、金属板54に金属片56,58をそれぞれ接合する
場合である。この場合、本レーザ電源装置では、先ず小
さな金属片56の一方の溶接ポイントPa1対してコンデ
ンサC1 を図4の(A) に示すように比較的低い基準電圧
S1'から比較短い時間Ta'だけ放電させ、次いで該金属
片56の他方の溶接ポイントPa2対してコンデンサC2
を図4の(C) に示すように同じ基準電圧S2'から同じ時
間Tb'だけ放電させる。これにより、図4の(B),(D) に
示すように、両コンデンサC1,C2 からの比較的小さな
放電電流I1',I2'が前後してランプ20に供給され、
その度にランプ20が点灯する。その結果、図4の(E)
に示すようなレーザ出力W1',W2'が得られる。なお、
コンデンサC1 の放電が終了してからコンデンサC2 の
放電が開始するまでの間に、レーザ出射部のレーザ照射
点は溶接ポイントPa1から溶接ポイントPa2に移動す
る。次に、大きな金属片58の溶接ポイントPb1,Pb2
へ移動する。この間に、コンデンサC1,C2 の充電が行
われる。ただし、今度の溶接ポイントPb1,Pb2は比較
的多量の溶接エネルギを要するため、前回よりも高い基
準電圧S1",S2"まで充電される。そして、一方の溶接
ポイントPb1に対してコンデンサC1 を図4の(A) に示
すように比較的高い基準電圧S1"から比較的長い時間T
a"だけ放電させ、次に他方の溶接ポイントPa2に対して
コンデンサC2 を図4の(C) に示すように同じ基準電圧
S2"から同じ時間Tb"だけ放電させる。これによって、
図4の(B),(D) に示すように、両コンデンサC1,C2 か
ら比較的大きな放電電流I1",I2"が前後してランプ2
0に供給され、その度にランプ20が点灯し、その光エ
ネルギによって図4の(E) に示すようなレーザ出力W
1",W2"が得られる。このように、2つのコンデンサC
1,C2 よりランプ20に放電エネルギを立て続けに供給
することができるので、溶接条件の異なる2組の溶接ポ
イント(Pa1Pb1),(Pa2,Pb2)をそれぞれ短時間
でレーザ溶接することができる。次に、図6および図7
は、異なる溶接条件で多数の溶接ポイントをレーザ溶接
する別の例である。図7に示すように、基板となる金属
板60上に大きな金属片62C,62Dと小さな金属片
64C,64Dとを突き合わせて、大きい方の金属片6
2C,62Dについては大きな溶接ポイントPc1,Pc2
を設定し、小さい方の金属片64C,64Dについては
小さな溶接ポイントPd1,Pd2を設定し、金属板60に
各金属片を接合する場合である。この場合、本レーザ電
源装置では、先ず大きな金属片62Cの溶接ポイントP
c1に対してコンデンサC1 を図6の(A) に示すように比
較的高い基準電圧S1 から比較的長い時間Ta だけ放電
させ、次いで該金属片62Cと向き合う小さな金属片6
4Cの溶接ポイントPd1に対してコンデンサC2 を図6
の(C) に示すように比較的低い基準電圧S2 から比較的
短い時間Tb だけ放電させる。そして、両コンデンサC
1,C2 をそれぞれ基準値S1,S2 まで充電させ、かつレ
ーザ出射部を金属片62D,64Dに移動させ、金属片
62Dの溶接ポイントPc2および金属片64Dの溶接ポ
イントPd2に対して上記と同様にコンデンサC1,C2 を
それぞれ放電させる。これにより、図6の(E) に示すよ
うなレーザ出力によって各溶接ポイントに対するレーザ
溶接が行われる。このように、2つのコンデンサC1,C
2 よりランプ20に異なる量の放電エネルギを立て続け
に供給して、異なるレーザ出力でレーザ光を立て続けに
被溶接物に照射することができる。したがって、溶接ポ
イント毎に溶接条件が変更してもコンデンサ充電電圧の
変更調整に時間をとらないので、短時間で対応すること
ができるとともに、放電回路QH1,QH2 を作動させて
充電電力を無駄に捨てる必要もなくなる。なお、上述し
た実施例では、2つのコンデンサをC1,C2 を設ける構
成であったが、もちろん3つ以上のコンデンサを設ける
ことも可能である。また、本発明はレーザ溶接用に限定
されず、種々の用途のレーザ電源装置に適用可能であ
る。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings. FIG. 1 shows the configuration of a laser power supply device for laser welding according to an embodiment of the present invention. In this laser power supply device, two capacitors C1 and C2 are connected in parallel with each other with respect to a laser pumping lamp 20. Between the capacitors C1 and C2 and the input terminal 10, field effect transistors (FET) F1 and F2 are connected as switching elements for charging the capacitors, respectively. The on / off operation of these transistors F1 and F2 is performed by the charge control unit 2 via the drive circuits 12 and 14, respectively.
2, 24. On the other hand, capacitors C1 and C2
Between the lamp 20 and the lamp 20 as a switching element for discharging the electric power of each capacitor to the lamp 20 side.
N-type transistors Tr1 and Tr2 are connected to each other. The on / off operation of these transistors Tr1 and Tr2 is performed through the drive circuits 16 and 18, respectively.
It is controlled by the discharge control units 34, 36 for lamp lighting. Further, in parallel with the capacitors C1 and C2, a discharge circuit QH for reducing the charging voltage of each capacitor to the set voltage
1, QH2 are connected respectively. These discharge circuits QH1 and QH2 have resistors R1 and R2 and NPN type transistors tr1 and tr2 connected in series to form transistors tr1 and t2.
In this configuration, protection diodes d1 and d2 are connected in parallel with r2. The on / off operation of these transistors tr1 and tr2 is performed by the first and second voltage adjustment discharge control units 2
Controlled by 8, 32. The terminal voltages of the capacitors C1 and C2, that is, the charging voltages V1 and V2 are detected by the first and second charging voltage detection circuits 26 and 30, respectively. The charging voltage measurement value v1 obtained from the first charging voltage detection circuit 26 for the capacitor C1 is given to the first charging control unit 22 and the first voltage adjusting discharge control unit 28. On the other hand, for the capacitor C2, the second charging voltage detection circuit 3
The charging voltage measurement value v2 obtained from 0 is given to the second charging control unit 24 and the second voltage adjusting discharge control unit 32. The charging voltage setting unit 40 gives the charging voltage setting value s1 for the capacitor C1 to the first charging control unit 22 and the first voltage adjusting discharge control unit 28, and the charging voltage setting value s2 for the capacitor C2 is set to the second value. It is given to the charge control unit 24 and the second voltage adjustment discharge control unit 32.
The charging voltage set values s1 and s2 can be changed at any time by the control signal from the main control unit 42 and the set value data. The main control unit 42 controls the entire power supply unit, controls each unit, and exchanges signals with external devices. For the first and second charging control units 22 and 24, the capacitors C1 and C2 are provided. Start signals j1 and j2 for starting the charging of the capacitors C1 and C2 are supplied to the first and second voltage adjusting discharge control units 28 and 32. k1, k2 are given, and the first and second lamp lighting discharge control units 34,
The start signals m1 and m2 for discharging the capacitors C1 and C2 to the lamp 20 side and the stop signals n1 and n2 for ending the discharge are given to the circuit 36, and the trigger circuit 38 is a trigger for lighting the lamp. A timing signal tg for generating a signal is provided. A laser medium, for example, a YAG rod 44 is arranged adjacent to the lamp 20, and when the lamp 20 is turned on, the YA is generated by the light energy.
The G rod 44 is excited to cause laser oscillation. The laser light LB emitted from both end surfaces of the YAG rod 44 due to the laser oscillation is repeatedly reflected and amplified between the output mirror 46 and the reflection mirror 48, and then is output through the output mirror 46 and emitted from a laser (not shown). Is incident on the workpiece through the section or the emission unit. Thereby, laser welding is performed on one welding point. Next, the charging / discharging operation of the capacitor in the laser power supply device having such a configuration will be described. For example, when the capacitor C1 is charged to the set voltage (reference voltage) S1, the main control unit 42 gives the charging start signal j1 to the first charging control unit 22 to turn on the charging transistor F1. This allows
The direct current charging current i1 from the input terminal 10 is the transistor F.
Is supplied to the capacitor C1 via 1
The charging voltage V1 of the battery rises. As the charging voltage V1 of the capacitor C1 rises, the first charging voltage detecting circuit 26
The obtained voltage measurement value v1 also rises. The measured voltage value v1 is the set value s1 from the charging voltage setting section 40.
If the first charge control unit 22 and the transistor F
1 is turned off to end the charging of the capacitor C1. When the capacitor C2 is charged to the set voltage (reference voltage) S2, the charging operation similar to that described above is performed by the charging transistor F1, the main control unit 42, the second charge control unit 22, the second charge voltage detection circuit 26 and the like. Is done. When the capacitor C1 is discharged to light the lamp 20, the main control unit 42 supplies the discharge starting signal m1 to the first lamp lighting discharge control unit 34 to turn on the discharging transistor Tr1. As a result, the electric power stored in the capacitor C1 is discharged to the lamp 20 side through the transistor Tr1 and the lamp 20 is lit by the discharge current I1. When the lamp 20 is turned on, the light energy causes the YAG rod 4
4 laser-oscillates. The main controller 42 controls the first lamp lighting discharge controller 34 after a lapse of a predetermined time from the discharge start time.
The discharge stop signal n1 is applied to the discharge transistor Tr1
To turn off. By such discharge, the capacitor C
The charging voltage V1 of 1 drops from the reference voltage to a voltage lower by a predetermined value. When the capacitor C2 is discharged, the discharging operation similar to the above is performed by the discharging transistor Tr2, the main control section 42, the second lamp lighting discharge control section 36 and the like. When the capacitors C1 and C2 are discharged, the charging transistors F1 and F2 are kept off. In this way, by disconnecting the input terminal 10 side and the capacitors C1 and C2 from each other during the discharge time, the discharge currents I1 and I2 are not affected even if the power supply voltage or the input voltage E0 fluctuates. Output is obtained. Discharge circuit QH
1 operates so that when the charging voltage V1 of the capacitor C1 is higher than the set value S1, the capacitor C1 is discharged so that the charging voltage V1 matches the set value S1. When changing the set value S1 to a low value while the charging voltage V1 is equal to the set value S1, the main controller 42 gives the start signal k1 to the first voltage adjusting discharge controller 28 to turn on the transistor tr1. Let As a result, a discharging current flows from the capacitor C1 to the discharging circuit QH1, the capacitor charging voltage V1 drops, and the first charging voltage detecting circuit 26
The measured voltage value v1 from the new set value s1 '
If the first voltage adjustment discharge control unit 28 coincides with, the first voltage adjustment discharge control unit 28 turns off the transistor tr1 to stop the discharge. Discharge circuit Q
Also in H2, the same operation is performed by the second voltage adjustment discharge control unit 32 and the like. Next, the operation of the laser power supply device of this embodiment in a concrete laser welding scene will be described with reference to FIGS. First, FIGS. 2 and 3 are examples of laser welding a large number of welding points under the same welding conditions. As shown in FIG. 3, the two metal plates 50, 52
A large number of welding points P1,
This is a case where P2, ..., Pn are set, and a constant laser beam is applied to each welding point Pi to join the two metal plates 50 and 52 together. In this case, in the present laser power supply device, the capacitor C1 is repeatedly charged and discharged with the characteristics shown in FIG. 2A, so that the capacitor C1 is charged with a constant cycle T0 as shown in FIG. 2B. While supplying the discharge current (lamp driving current) I1 to the lamp 20,
By repeatedly charging and discharging the capacitor C2 with the characteristics shown in (C), the time is shifted by a half cycle (T0 / 2) with respect to the discharge current I1 as shown in (D) of FIG. A discharge current (lamp driving current) I2 is supplied to the lamp 20 from the capacitor C2 at a constant period T0. As a result, the lamp 20 is turned on each time the discharge currents I1 and I2 flow, and the light energy causes the YAG rod 44 to oscillate as shown in FIG. 2 (E). As a result, in FIG. 3, the odd-numbered welding points P1, P3, ...
The welding is performed by the laser beam generated by the discharge of 1, and the even-numbered welding points P2, P4, ... Are welded by the laser beam generated by the discharge of the capacitor C2. In this laser power supply device, for example, the capacitors C1 and C2 each have a capacity of 15000 μF, a reference voltage (charging voltage immediately before the start of discharging) is 500 V, a discharging time is 10 ms, a charging voltage at the end of discharging is 333 V, and a charging current is 5 A. In this case, the required charging time T0 for each of the capacitors C1 and C2 is about 250.
msec, each charge / discharge cycle is about 255 m
Limited to s. However, since the capacitors C1 and C2 are alternately charged and discharged by shifting the time by a half cycle, the laser oscillation can be repeated in a cycle of about 128 ms in the entire apparatus. As a result, the laser welding time interval can be halved, and the machine tact can be greatly shortened. Therefore, in FIG. 3, the welding point P
The total required welding time for 1, P2, ... Pn can be greatly shortened. Next, FIG. 4 and FIG. 5 are examples of laser welding a large number of welding points under different welding conditions. For example, as shown in FIG. 4, a small metal piece 56 and a large metal piece 58 are superposed on a metal plate 54 serving as a substrate, and a small pair of welding points Pa1 and Pa2 are set for the smaller metal piece 56. The larger metal piece 56
Is a case where a large pair of welding points Pb1 and Pb2 are set and the metal pieces 56 and 58 are joined to the metal plate 54, respectively. In this case, in this laser power supply, first, the capacitor C1 is discharged from the comparatively low reference voltage S1 'for a comparatively short time Ta' to the one welding point Pa1 of the small metal piece 56, as shown in FIG. And then the capacitor C2 to the other welding point Pa2 of the metal piece 56.
Is discharged from the same reference voltage S2 'for the same time Tb' as shown in FIG. 4 (C). As a result, as shown in (B) and (D) of FIG. 4, relatively small discharge currents I1 'and I2' from both capacitors C1 and C2 are fed back and forth to the lamp 20,
The lamp 20 is turned on each time. As a result, (E) of FIG.
Laser outputs W1 'and W2' are obtained as shown in FIG. In addition,
The laser irradiation point of the laser emitting portion moves from the welding point Pa1 to the welding point Pa2 between the end of the discharge of the capacitor C1 and the start of the discharge of the capacitor C2. Next, the welding points Pb1 and Pb2 of the large metal piece 58
Move to. During this time, the capacitors C1 and C2 are charged. However, since the welding points Pb1 and Pb2 at this time require a relatively large amount of welding energy, they are charged to the reference voltages S1 "and S2" higher than the previous time. Then, for one welding point Pb1, the capacitor C1 is connected to the welding point Pb1 for a relatively long time T from a relatively high reference voltage S1 "as shown in FIG.
Then, the capacitor C2 is discharged to the other welding point Pa2 from the same reference voltage S2 "for the same time Tb" as shown in FIG. 4C.
As shown in (B) and (D) of FIG. 4, relatively large discharge currents I1 "and I2" flow back and forth from the two capacitors C1 and C2 and the lamp 2
0, the lamp 20 is turned on each time, and the laser output W as shown in FIG.
1 "and W2" are obtained. Thus, two capacitors C
Since discharge energy can be continuously supplied to the lamp 20 from 1, C2, two sets of welding points (Pa1Pb1) and (Pa2, Pb2) having different welding conditions can be laser-welded in a short time. Next, FIG. 6 and FIG.
Is another example of laser welding multiple welding points under different welding conditions. As shown in FIG. 7, large metal pieces 62C and 62D and small metal pieces 64C and 64D are abutted on the metal plate 60 serving as a substrate, and the larger metal piece 6
Large welding points Pc1 and Pc2 for 2C and 62D
Is set, small welding points Pd1 and Pd2 are set for the smaller metal pieces 64C and 64D, and the metal pieces are joined to the metal plate 60. In this case, in this laser power supply device, first, the welding point P of the large metal piece 62C is
With respect to c1, the capacitor C1 is discharged from the relatively high reference voltage S1 for a relatively long time Ta as shown in FIG. 6 (A), and then the small metal piece 6 facing the metal piece 62C.
Fig. 6 shows the capacitor C2 for the welding point Pd1 of 4C.
(C), the comparatively low reference voltage S2 is discharged for a comparatively short time Tb. And both capacitors C
1 and C2 are charged to the reference values S1 and S2, respectively, and the laser emitting portion is moved to the metal pieces 62D and 64D, in the same manner as above with respect to the welding point Pc2 of the metal piece 62D and the welding point Pd2 of the metal piece 64D. The capacitors C1 and C2 are discharged respectively. As a result, laser welding is performed on each welding point by the laser output as shown in FIG. In this way, the two capacitors C1 and C
2, it is possible to continuously supply different amounts of discharge energy to the lamp 20 and to irradiate the work piece with laser light with different laser outputs continuously. Therefore, even if the welding conditions are changed for each welding point, it does not take time to change and adjust the capacitor charging voltage, so that it is possible to respond in a short time, and the discharging circuits QH1 and QH2 are operated to waste charging power. There is no need to throw it away. Although the two capacitors C1 and C2 are provided in the above-described embodiment, it is of course possible to provide three or more capacitors. Further, the present invention is not limited to laser welding, but can be applied to laser power supply devices for various purposes.

【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、レーザ励起用のランプに対して複数の
コンデンサを互いに並列に接続し、それら複数のコンデ
ンサをそれぞれ独立的に任意の設定電圧まで充電して、
各コンデンサからそれぞれ所望のタイミングで所望の放
電電力を該ランプへ供給するようにしたので、任意のタ
イミングで任意のレーザ出力のレーザ光を発生させるこ
とができる。したがって、たとえばレーザ溶接に適用し
た場合には、1つの溶接ポイントに対するレーザ溶接を
行ったのち、直ちに次の溶接ポイントに対するレーザ溶
接を実行することができ、マシンタクトを短くすること
ができ、また溶接ポイント毎に溶接条件を変更する場合
でも、コンデンサ充電電圧等の時間調整に時間をとるこ
となく、任意のタイミングで各溶接条件に応じたレーザ
出力を発生させることができる。
As described above, according to the laser power supply device of the present invention, a plurality of capacitors are connected in parallel with each other for a laser excitation lamp, and the plurality of capacitors are independently and arbitrarily selected. Charge to the set voltage,
Since each capacitor supplies a desired discharge power to the lamp at a desired timing, it is possible to generate a laser beam having an arbitrary laser output at an arbitrary timing. Therefore, for example, when applied to laser welding, it is possible to perform laser welding for one welding point and then immediately perform laser welding for the next welding point, shorten the machine tact, and reduce the welding time. Even when the welding condition is changed for each point, it is possible to generate the laser output according to each welding condition at an arbitrary timing without spending time for adjusting the capacitor charging voltage and the like.

【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構成
を示すブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a 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を説明するため
の第1の具体例を示すタイミング図である。
FIG. 2 is a timing diagram showing a first specific example for explaining the operation of the laser power supply device of the embodiment.

【図3】実施例のレーザ電源装置の作用を説明するため
の第1の具体例を示す斜視図である。
FIG. 3 is a perspective view showing a first specific example for explaining the operation of the laser power supply device of the embodiment.

【図4】実施例のレーザ電源装置の作用を説明するため
の第2の具体例を示すタイミング図である。
FIG. 4 is a timing diagram showing a second specific example for explaining the operation of the laser power supply device of the embodiment.

【図5】実施例のレーザ電源装置の作用を説明するため
の第2の具体例を示す斜視図である。
FIG. 5 is a perspective view showing a second specific example for explaining the operation of the laser power supply device of the embodiment.

【図6】実施例のレーザ電源装置の作用を説明するため
の第3の具体例を示すタイミング図である。
FIG. 6 is a timing diagram showing a third specific example for explaining the operation of the laser power supply device of the embodiment.

【図7】実施例のレーザ電源装置の作用を説明するため
の第3の具体例を示す斜視図である。
FIG. 7 is a perspective view showing a third specific example for explaining the operation of the laser power supply device of the embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

20 レーザ励起用ランプ 22 第1の充電制御部 24 第2の充電制御部 26 第1の充電電圧検出回路 30 第2の充電電圧検出回路 34 第1のランプ点灯用放電制御部 36 第2のランプ点灯用放電制御部 40 充電電圧設定部 42 主制御部 20 Laser Excitation Lamp 22 First Charging Control Section 24 Second Charging Control Section 26 First Charging Voltage Detection Circuit 30 Second Charging Voltage Detection Circuit 34 First Lamp Lighting Discharge Control Section 36 Second Lamp Lighting discharge control unit 40 Charging voltage setting unit 42 Main control unit

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コンデンサに蓄積したエネルギを放電し
てレーザ励起用のランプを駆動するレーザ電源装置にお
いて、 前記ランプに対して互いに並列に接続された複数のコン
デンサと、 前記複数のコンデンサをそれぞれ独立的に任意の設定電
圧まで充電するコンデンサ充電手段と、 前記ランプへそれぞれ所定のタイミングで所定の電力を
供給するよう前記複数のコンデンサを個別的に放電させ
るコンデンサ放電手段と、 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 driving a lamp for laser excitation by discharging energy stored in a capacitor, wherein a plurality of capacitors connected in parallel to the lamp and the plurality of capacitors are independent of each other. And a capacitor discharging unit that individually discharges the plurality of capacitors so as to supply a predetermined electric power to the lamp at a predetermined timing, respectively. And laser power supply.
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