JPH0744038Y2 - 高速繰り返しパルスレーザ電源装置 - Google Patents

高速繰り返しパルスレーザ電源装置

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JPH0744038Y2
JPH0744038Y2 JP1989110416U JP11041689U JPH0744038Y2 JP H0744038 Y2 JPH0744038 Y2 JP H0744038Y2 JP 1989110416 U JP1989110416 U JP 1989110416U JP 11041689 U JP11041689 U JP 11041689U JP H0744038 Y2 JPH0744038 Y2 JP H0744038Y2
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pulse
lamp
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power supply
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和義 数藤
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Amada Miyachi Co Ltd
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【考案の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本考案は、高速繰り返しパルスレーザ光を発生するレー
ザの電源装置に関する。
[従来の技術] 高速繰り返しパルスレーザ光は、一般に50〜200パルス
/秒のパルスレートを有するレーザ光で、例えばシーム
溶接や切断等のレーザ加工に用いられている。
この種の高速繰り返しパルスレーザ電源装置は電力を電
荷として蓄積するコンデンサを高い周波数で瞬時に放電
させ、その放電パルス電流を励起ランプに供給してパル
ス点灯せしめ、その光エネルギでレーザロッドをパルス
発振させるようにしている。
[考案が解決しようとする課題] ところで、従来の電源装置は、1個のコンデンサ・バン
クを繰り返し充電して電力を供給する構成であって、コ
ンデンサ充電速度の限界によって高速繰り返しレートが
制限されていた。また、かなり高速の繰り返しレートに
なると、1パルス当たりのコンデンサ放電量ひいてはレ
ーザ・エネルギが少なくなり、レーザ加工能力が低下し
た。また、例えば連続する3個のパルスレーザ光の間隔
が異なるような多種類のパルス間隔をもつ高速繰り返し
パルスレーザ光が望ましいレーザ加工もあるが、従来装
置では常に一様(一種類)のパルス間隔でしかパルスレ
ーザ光を発生しないため、そのような要求に応えること
ができなかった。
本考案は、かかる問題点に鑑みてなされたもので、パル
スレートの高速化、レーザ加工能力の向上および多種パ
ルス間隔モードを実現する高速繰り返しパルスレーザ電
源装置を提供することを目的とする。
[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、本考案の高速繰り返しパ
ルスレーザ電源装置は、高速繰り返しパルスレーザ光を
発生するようレーザ励起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・バンクと、前記複数のコンデンサ
・バンクを所定の電圧に充電するバンク充電手段と、前
記複数のコンデンサと前記ランプとの間にそれぞれ接続
された複数のトランジスタ型スイッチング手段と、前記
ランプに対して前記複数のコンデンサ・バンクを所定の
周期、位相差およびパルス幅で放電させるよう前記複数
のトランジスタ型スイッチング手段をスイッチング制御
するバンク放電制御手段とを具備する構成とした。
[作用] バンク放電制御手段が第1のコンデンサ・バンクに接続
されているトランジスタ型スイッチング素子をオンさせ
て該第1のバンクを予設定のパルス幅に相当する時間だ
け放電させると、その放電電流がランプに供給されるこ
とによってランプがパルス点灯し、その光エネルギによ
ってレーザロッドがパルス発振し、該パルス幅のパルス
レーザ光が得られる。次いで、予設定の位相差に相当す
る時間が経過し、バンク放電制御手段が第2のコンデン
サ・バンクに接続されているトランジスタ型スイッチン
グ素子をオンさせて該第2のバンクを予設定のパルス幅
だけ放電させると、その第2バンクからの放電電流がラ
ンプに供給されることによってランプがパルス点灯し、
その光エネルギによってレーザロッドがパルス発振し、
該パルス幅のパルスレーザ光が発生される。充電手段
は、各バンクが放電すると、迅速に所定電圧まで充電す
る。
バンクが2個の場合は、前回の第1バンクの放電から予
設定の周期が経過した時点で、再び第1のバンクが上記
と同様に放電し、次いで予設定の時間(位相差)の経過
後に第2のバンクが放電することになる。
[実施例] 以下、添付図を参照して本考案の一実施例を説明する。
第1図は、この実施例による高速繰り返しパルスレーザ
電源装置の回路構成を示す。
この電源装置において、レーザ励起ランプ10に対して2
つのコンデンサ・バンクC1(C1a,C1b),C2(C2a,C2b)
が互いに並列に接続され、これらのバンクC1,C2とラン
プ10との間にスイッチング・トランジスタTr1,Tr2、ダ
イオードD1c,D2cおよび共通コイルL3が直列に接続され
る。両トランジスタTr1,Tr2には、それぞれ抵抗器R1,R
2、ダイオードD1b,D2b、コンデンサC1f,C2fからなる保
護回路が並列接続される。これらのトランジスタTr1,Tr
2はドライブ回路10,12と放電制限回路14,16を介してバ
ンク放電制御回路18によりスイッチング制御される。こ
のように、この電源装置は2バンク型の構成である。な
お、シマー回路38は、パルス点灯に際してランプ10内の
放電路を待機状態に維持しておくよう、100〜200mA程度
の微弱な予備電流をダイオードDfを介してランプ10に供
給する。トリガ回路40はランプ10に起動をかけるもの
で、後述するタイミング回路44によりトリガ信号TM3を
受ける。また、ランプ10に近接してレーザロッド(図示
せず)が配設されている。
バンクC1,C2と3相電源電圧端子(U,V,W)との間にはバ
ンク充電回路が備えられる。この充電回路は、6個のサ
イリスタS1〜S6からなる3相全波整流回路20、コイルL
D、コンデンサC0(C0a,C0b)およびダイオードD1a,D2a
で構成される。コンデンサC0の端子間電圧は電圧検出回
路22によって検出され、その検出値と電圧設定回路24か
らの電圧設定値とが比較回路26で比較され、その比較誤
差に応じてサイリスタ点弧回路28によりサイリスタS1〜
S6が点弧される。このようにして、コンデンサC0の端子
間電圧、つまりバンクC1,C2に供給される電源電圧が設
定値に維持されるようにフィードバック制御され、これ
により各バンクが放電したなら迅速に充電が行われるよ
うになっている。
バンク放電制御回路18には、設定回路30〜36より、それ
ぞれ第1パルスのパルス幅W1、第2パルスのパルス幅W
2、パルス周期T0および第1,第2パルス間位相差δの各
設定値が与えられる。ここで、第1パルスとは第1バン
クC1の放電によって発生されるレーザ・パルスのこと
で、第2パルスは第2バンクC2の放電によって発生され
るレーザ・パルスのことである。制御回路18は、これら
の設定値にしたがい、タイミング回路44からのクロック
信号TM1に同期してトランジスタTr1,Tr2をスイッチング
制御する。なお、タイミング回路44は、スタート回路42
からのスタート指令を受けて作動し、制御回路18により
選択された周波数のタイミング信号TM1〜TM3を発生す
る。
第2図は、この実施例装置における放電制御の一例を示
す。図示のように、トランジスタTr1,Tr2が予設定の位
相差δをもって予設定の周期T0毎に予設定のパルス幅
(パルス時間)W1,W2だけオンになり(第2図(A),
(B))、これに応動してランプ10がパルス点灯し、レ
ーザロッドより高速繰り返しのパルスレーザ光P1,P2が
発生される(第2図(C))。これら一連のパルスレー
ザ光の連続する3つP1,P2,P1をみた場合、第1番目と第
2番目とのパルス間隔はδ、第2番目と第3番目とのパ
ルス間隔は(T0−δ)で、2種類のパルス間隔が得られ
る。
第3図は、上記のような高速繰り返しパルスレーザ光を
適用したレーザ加工の一例を示す。回転するワーク100
に対して固定のレーザ出射口102より上記の高速繰り返
しパルスレーザ光を照射したものである。図示のよう
に、2種類の間隔で加工点Q1,Q2,Q1,Q2…が得られる。
この他にも、設定値を適宜選択することで色々なモード
が可能である。例えば位相差δをT0/2に設定すること
で、パルスレーザ光の最大周波数を2倍に上げることが
できる。また、位相差δを零に近づけることで、パルス
1個当たりのエネルギを2倍に上げることができる。
なお、この実施例装置には、高速繰り返しのパルス点灯
によってランプ10が破壊することのないように安全回路
が設けられている。この安全回路は、第1図において、
ダミー抵抗器Ri、電流検出回路46、積分回路48、電力制
限値設定回路50および比較回路52で構成される。バンク
C1,C2よりランプ10に供給される励起電流はダミー抵抗R
iの電圧降下として電流検出回路46により検出される。
ランプ10に印加される電圧は一定であるから、この電流
検出値はランプ電力の検出値を表すもので、タイミング
回路44からのタイミング信号TM2(第2図(E))に応
動して積分回路48により設定周期T0毎に積分される。比
較回路52は、積分回路48の出力電圧(第2図(D))を
電力制限値設定回路50からの設定値V1,V2と比較し、各
パルス点灯において電力検出値がそれらの設定値を越え
た時に放電制限回路14、16に遮断制御信号を与え、トラ
ンジスタTr1,Tr2のオン状態を強制的に止める。
この実施例では2バンク型であったが、バンクを3つ設
けた3バンク型、4つ設けた4バンク型等ももちろん可
能である。また、パルス幅、パルス周期、位相差等の各
設定値を外部よりインタフェースを介して随時またはリ
アルタイムに制御部に与えるようにしてもよい。
[考案の効果] 本考案は、上述したような構成を有することにより、次
のような効果を奏する。
励起ランプに対して複数のコンデンサ・バンクを設け、
それらのバンクを所定の周期、位相差およびパルス幅で
放電させるようにしたので、それらのパラメータを適当
な値に設定することで、高速繰り返しパルスレーザ光の
パルスレートを数倍に上げたり、パルス1個当たりのレ
ーザ・エネルギを数倍に増大したり、高速繰り返しパル
スレーザ光のパルス間隔を多種類にすること等が可能と
なる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本考案の一実施例による高速繰り返しパルス
レーザ電源装置の回路構成を示す図、 第2図は、実施例装置の作用を説明するためのタイミン
グ図、 第3図は、実施例で得られる高速繰り返しパルスレーザ
光のレーザ加工への適用例を示す略平面図である。 10……励起ランプ、18……バンク放電制御回路、20……
3相全波整流回路、22……電圧検出回路、24……電圧設
定回路、26……比較回路、28……サイリスタ点弧回路、
30……パルス幅W1設定回路、32……パルス幅W2設定回
路、34……パルス周期T0設定回路、36……位相差δ設定
回路、44……タイミング回路、C1(C1a,C1b)……コン
デンサ・バンク、C2(C2a,C2b)……コンデンサ・バン
ク、Tr1,Tr2……トランジスタ、LD,L3……コイル、C0
(C0a,C0b)……充電用コンデンサ、D1a,D2a,D1c,D2c…
…ダイオード。

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】高速繰り返しパルスレーザ光を発生するよ
    うレーザ励起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・バンクと、 前記複数のコンデンサ・バンクを所定の電圧に充電する
    バンク充電手段と、 前記複数のコンデンサと前記ランプとの間にそれぞれ接
    続された複数のトランジスタ型スイッチング手段と、 前記ランプに対して前記複数のコンデンサ・バンクを所
    定の周期、位相差およびパルス幅で放電させるよう前記
    複数のトランジスタ型スイッチング手段をスイッチング
    制御するバンク放電制御手段と、 を具備することを特徴とする高速繰り返しパルスレーザ
    電源装置。
JP1989110416U 1989-09-21 1989-09-21 高速繰り返しパルスレーザ電源装置 Expired - Lifetime JPH0744038Y2 (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5830717A (ja) * 1981-08-19 1983-02-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光ケ−ブルをコネクタに接続する方法
JPS5916720A (ja) * 1982-07-21 1984-01-27 Toppan Printing Co Ltd 賦形フイルムの製造方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5830717A (ja) * 1981-08-19 1983-02-23 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 光ケ−ブルをコネクタに接続する方法
JPS5916720A (ja) * 1982-07-21 1984-01-27 Toppan Printing Co Ltd 賦形フイルムの製造方法

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