JPH08186306A

JPH08186306A - レーザ装置

Info

Publication number: JPH08186306A
Application number: JP33873394A
Authority: JP
Inventors: Koji Takaichi; 幸二高市
Original assignee: Miyachi Technos Corp
Current assignee: Miyachi Technos Corp
Priority date: 1994-12-28
Filing date: 1994-12-28
Publication date: 1996-07-16

Abstract

(57)【要約】［目的］放電中のコンデンサに残っている電荷による感
電事故を防止し、メンテナンス作業の安全性を改善す
る。［構成］充電回路１２は、ブレーカ１０を介して入力し
た商用三相交流電圧を内蔵の三相整流回路（図示せず）
によって直流に変換し、変換した直流を内蔵の充電制御
用スイッチングトランジスタ（図示せず）を介して出力
し、コンデンサバンク１４を充電する。充電回路１２よ
りコンデンサバンク１４にいったん蓄積された電力（電
気エネルギ）は、ランプ点灯用のスイッチングトランジ
スタ１６がオンになると、このトランジスタ１６、ダイ
オード１８およびコイル２０を介して励起ランプ２２に
供給される。コンデンサバンク１４には、これと並列
に、抵抗３８と放電用スイッチたとえばトランジスタ４
０とからなる放電回路４２が接続されるとともに、抵抗
４４と発光素子たとえば発光ダイオード４６とからなる
コンデンサ電圧状態表示回路４８が接続されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、コンデンサの放電エネ
ルギを利用してレーザ光を発振出力するようにしたレー
ザ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＹＡＧレーザ等の固体レーザ装置は、励
起ランプを点灯させて、その光エネルギをＹＡＧロッド
等のレーザ媒体に照射してレーザ発振を起こすように構
成されている。一般に、この種のレーザ装置では、商用
交流電圧をブレーカを介してコンデンサ充電回路に入力
し、このコンデンサ充電回路で商用交流電圧を整流して
直流電圧に変換し、直流電圧でコンデンサバンクを充電
するようにしている。そして、コンデンサバンクと励起
ランプとの間のスイッチング素子たとえばスイッチング
トランジスタをオンさせることで、コンデンサバンクの
電気エネルギを励起ランプ側に放電させるようにしてい
る。

【０００３】このようなレーザ電源部は、レーザ発振器
に冷却水を供給する冷却部等と一緒に装置筐体の中に収
容されている。これらのメンテナンスが行われるときに
は、装置筐体の前面または側面等の扉またはカバーが開
けられるとともに、ブレーカがオフ（遮断状態）に切り
換えられ、コンデンサバンクへの充電が止められる。コ
ンデンサバンクには、これと並列に抵抗とスイッチとか
らなる放電回路が接続されており、上記のようにブレー
カがオフに切り換えられて商用電源電圧の入力が切られ
ると、該スイッチがオンに切り換えられ、コンデンサバ
ンクの電気エネルギ（電荷）がこの放電回路に流れて放
電するようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記のようにブレーカ
をオフに切り換えても、コンデンサバンクの電圧は瞬時
に下がるものではなく、相当の放電時間が経過しない
と、十分に低い安全な電圧にはならない。この放電時間
は、コンデンサバンクの容量、充電電圧および放電用抵
抗の抵抗値によって左右される。いずれにしても、コン
デンサバンクの電圧が十分に下がっていないうちにメン
テナンス作業を始めると、感電するおそれがあり、極め
て危険であった。

【０００５】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、放電中のコンデンサに残っている電荷による感
電事故を防止し、メンテナンス作業の安全性を改善する
レーザ装置を提供することを目的とする。

【０００６】

【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、本発明の第１のレーザ装置は、コンデンサに充電
した電気エネルギを放電して励起ランプを点灯させ前記
励起ランプより発せられる光エネルギによってレーザ媒
体を励起するようにしたレーザ装置において、前記コン
デンサと前記励起ランプとの間に接続されたランプ点灯
用のスイッチング手段と、前記コンデンサを充電するた
めのコンデンサ充電手段と、前記コンデンサに並列に接
続された抵抗と発光素子とを含む表示手段と、前記コン
デンサに並列に接続された抵抗と放電用スイッチとを含
む放電手段とを具備する構成とした。

【０００７】また、本発明の第２のレーザ装置は、上記
第１のレーザ装置において、前記発光素子より発せられ
る光が装置の外から見えるように前記発光素子を配置す
る構成とした。

【０００８】

【作用】第１のレーザ装置では、定常時あるいはレーザ
発振動作中は放電用スイッチがオフになっており、放電
手段にコンデンサの放電電流は流れない。一方、表示手
段では、コンデンサの電圧が抵抗および発光素子に印加
されることで、電流が流れ、発光素子が点灯する。コン
デンサを放電させるため放電用スイッチがオンになる
と、コンデンサはその電気エネルギを放電手段に放電す
る。この放電手段に流れる放電電流の時間積分値に比例
してコンデンサの電圧は下がる。表示手段の発光素子は
放電開始後しばらくの間点灯し続ける。そして、コンデ
ンサの電圧が十分低い値まで下がると、発光素子の光は
相当弱くなるか、あるいは消える。

【０００９】第２のレーザ装置では、装置の外から一目
で上記発光素子の点灯・消灯状態を知ることでき、ひい
てはコンデンサの電圧状態ないし充電または放電状態を
知ることができる。

【００１０】

【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。

【００１１】図１は、本発明の一実施例によるＹＡＧレ
ーザ装置の電源部の構成を示す。

【００１２】このＹＡＧレーザ装置において、電源入力
端子（Ｕ，Ｖ，Ｗ）にはブレーカ１０を介して充電回路
１２の入力端子が接続されている。充電回路１２は、入
力した商用三相交流電圧を内蔵の三相整流回路（図示せ
ず）によって直流に変換し、変換した直流を内蔵の充電
制御用スイッチングトランジスタ（図示せず）を介して
出力するように構成されている。

【００１３】充電回路１２の出力端子にはコンデンサバ
ンク１４が並列に接続されている。コンデンサバンク１
４の一方の端子はランプ点灯用のスイッチングトランジ
スタ１６、保護ダイオード１８および平滑用コイル２０
を介して励起ランプ２２の一方の端子に接続され、励起
ランプ２２の他方の端子はコンデンサバンク１４の他方
の端子に接続されている。これにより、コンデンサバン
ク１４にいったん蓄積（充電）された電力（電気エネル
ギ）は、スイッチングトランジスタ１６がオンになる
と、このトランジスタ１６、ダイオード１８およびコイ
ル２０を介して励起ランプ２２に供給されるようになっ
ている。なお、コイル２０および励起ランプ２２と並列
に接続されたダイオード２３は、コイル２０に蓄積され
た電磁エネルギを還流させるための還流回路を構成して
いる。

【００１４】励起ランプ２２に隣接してレーザ媒体たと
えばＹＡＧロッド２４が配置されており、励起ランプ２
２がパルス点灯すると、その光エネルギでＹＡＧロッド
２４が励起され、ロッド端面より出た光が全反射ミラー
２６と出力ミラー２８との間で反射を繰り返して増幅の
のち出力ミラー２８を抜けてパルスレーザ光ＬＢとして
外部へ出射されるようになっている。

【００１５】コンデンサバンク１４と励起ランプ２２と
を結ぶ電気配線または導体には、たとえば電流センサか
らなる電流検出器３０が取り付けられている。この電流
検出器３０の出力端子はランプ電流検出回路３２に接続
され、ランプ電流検出回路３２より得られる瞬時値とし
てのランプ電流測定値［Ｉ］はＡ／Ｄ変換器（図示せ
ず）を介して制御部３４に与えられる。励起ランプ２２
の両端子はランプ電圧検出回路３６に接続され、ランプ
電圧検出回路３６より得られる瞬時値としてのランプ電
圧測定値［Ｖ］もＡ／Ｄ変換器（図示せず）を介して制
御部３４に与えられる。

【００１６】コンデンサバンク１４には、これと並列
に、抵抗３８と放電用スイッチたとえばトランジスタ４
０とからなる放電回路４２が接続されている。放電用ト
ランジスタ４０のベース端子は制御部３４に接続されて
いる。

【００１７】また、コンデンサバンク１４には、これと
並列に、抵抗４４と発光素子たとえば発光ダイオード４
６とからなるコンデンサ電圧状態表示回路４８も接続さ
れている。

【００１８】制御部３４は、マイクロコンピュータから
なり、装置全体および各部の制御を行い、とりわけ励起
ランプ２２に所定の電力を供給するようにドライブ回路
５０を介してランプ点灯用スイッチングトランジスタ１
６を制御したり、コンデンサバンク１４が所定の電圧に
充電されるように充電回路１２を制御する。

【００１９】設定部５２は、キーボード、マウス、ディ
ジタイザ等の入力装置からなり、基準電力値を任意の一
定値または任意の波形として制御部３４に与える。メモ
リ５４には、制御部３４のための各種プログラム、演算
データが格納されるほか、設定部５２より設定入力され
た基準電力値等の各種設定値も格納される。制御部３４
には、設定値や測定値を表示するための表示部５６や装
置外部との交信を行うための入出力インタフェース回路
（図示せず）等も接続される。

【００２０】このＹＡＧレーザ装置では、ランプ電流検
出回路３２、ランプ電圧検出回路３６、メモリ５４、制
御部３４、ドライブ回路５０およびランプ点灯用スイッ
チングトランジスタ１６によって、励起ランプ２２に投
入される電力Ｐを基準電力値［ＰS ］に倣わせるための
閉ループが構成されている。

【００２１】制御部３４は、ランプ電流検出回路３２か
らのランプ電流測定値［Ｉ］とランプ電圧検出回路３６
からのランプ電圧測定値［Ｖ］とを入力し、それらの測
定値［Ｉ］，［Ｖ］から励起ランプ２２に投入（供給）
されている電力Ｐの瞬時値を求める。そして、この求め
たランプ電力測定値［Ｐ］を基準電力値［ＰS ］と比較
して比較誤差を求め、その比較誤差に基づくパルス幅変
調または周波数変調によってスイッチングトランジスタ
１６を精細にオン・オフさせる。

【００２２】スイッチングトランジスタ１６がオンして
いる間はコンデンサバンク１４が放電してその電圧が下
がり、スイッチングトランジスタ１６がオフしている間
に充電回路１２による充電でコンデンサバンク１４の電
圧が設定値まで戻される。レーザ発振が行われている時
でも停止している時でも、ブレーカ１２が切られない限
り、あるいは制御部３４からの制御で充電回路１２が非
作動状態にならない限り、コンデンサバンク１４の充電
電圧はほぼ設定値に維持されている。

【００２３】本実施例では、コンデンサバンク１４の充
電電圧が設定値付近の値である時はもちろんのこと励起
ランプ２２へ放電している時よりも相当低い値（感電し
ても安全な値）まで下がらない限り、コンデンサバンク
１４の充電電圧によりコンデンサ電圧状態表示回路４８
の発光ダイオード４６が点灯するようになっている。な
お、抵抗４４の抵抗値は高い値に選ばれるため、コンデ
ンサバンク１４からコンデンサ電圧状態表示回路４８に
流れる電流は小さい。

【００２４】図２は、本ＹＡＧレーザ装置の外観を示
す。このＹＡＧレーザ装置は、上部ユニット６０と下部
ユニット６２とを一体結合してなる。上部ユニット６０
の内部には上記した励起ランプ２２、ＹＡＧレーザロッ
ド２４、光共振器ミラー２６，２８等からなるレーザ発
振部、光ファイバ用の入射ユニット、電源部の制御基板
等が収納されている。上部ユニット６０の前面パネル６
４には、各種設定値、測定値、モニタ値等を表示するた
めのディスプレイ６６およびランプ類６８（表示部５
６）およびキースイッチ類７０（設定部５２）および非
常停止ボタン７２等が設けられている。

【００２５】下部ユニット６２の内部には、電源部の電
力部、外部接続端子、ブレーカ、および冷却部のタン
ク、ポンプ、熱交換器、イオン交換樹脂、フィルタ、外
部配管接続端子等が収容されている。下部ユニット６２
の前面パネル７４は扉になっている。左端部のボタン７
６を押すとノブ７８が前に出てくる。このノブ７８を引
くと、前面パネル７４が前方に開くようになっている。
前面パネル７４には切欠状の窓８０が形成され、この窓
８０を通して電源部のブレーカ１０、発光ダイオード４
６およびキースイッチ８４が露出している。

【００２６】上記したように、定常時あるいはレーザ発
振動作中は、コンデンサバンク１４が相当の電圧に充電
されているため、発光ダイオード４６が点灯しており、
その発光状態は装置の外から一目瞭然に確認することが
できる。

【００２７】このＹＡＧレーザ装置で電源部または冷却
部等のメンテナンスを行う際には、ブレーカ１０をオフ
にして、前面パネル７４を開ける。ブレーカ１０がオフ
になると、電源部において充電回路１２は商用交流電圧
の入力を断たれ、直流の出力を止める。一方、制御部３
４は、バッテリの電力を用いて放電回路４２のトランジ
スタスイッチ４０をオンにする。なお、ランプ点灯用の
スイッチングトランジスタ１６はオフのままである。

【００２８】これにより、コンデンサバンク１４の電気
エネルギ（電荷）が放電回路４２に放電され、コンデン
サバンク１４の電圧が下がり始める。しかし、コンデン
サバンク１４の電圧は瞬時に下がるものではなく、コン
デンサバンク１４の容量（キャパシタンス）と放電回路
４２の抵抗３８の抵抗値とによって決まる時定数で徐々
に下がる。

【００２９】このため、ブレーカ１０をオフにした後
も、しばらくの間は発光ダイオード４６が点灯し続け
る。そして、コンデンサバンク１４の電圧が十分低い値
まで下がると、発光ダイオード４６の光が相当弱くなる
か、無くなる。

【００３０】作業者は、この発光ダイオード４６の光の
衰退具合から、コンデンサバンク１４の放電が実質的に
終了したことを確認することで、感電事故を起こさずに
安全にメンテナンス作業を行うことができる。

【００３１】上記した実施例では、コンデンサバンク１
４に対して、放電回路４２とコンデンサ電圧状態表示回
路４８とを別個に（並列的に）設けているため、放電回
路４２が動作していない時でもコンデンサ電圧状態表示
回路４８は動作し、コンデンサバンク１４が正常に充電
されていれば発光ダイオード４６は点灯する。したがっ
て、ブレーカ１０がオンになっているのに発光ダイオー
ド４６が点灯しないときは、何らかの原因でコンデンサ
バンク１４が正常に充電されていないとみることができ
る。このように、表示回路４８は、定常時のコンデンサ
電圧状態を表示する機能をも有している。

【００３２】上記した実施例では発光ダイオード４６を
装置の前面に配置しているため、装置の正面側から発光
ダイオード４６の点灯・消灯状態を見ることができる。
発光ダイオード４６の配置位置は外にも任意の場所が可
能であり、たとえば上部ユニット６０の前面パネル６４
または上面パネル等に配置してもよく、あるいは図３に
示すように装置内部の適当な場所たとえば電源部の充電
回路基板８８等に取り付けてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ装
置によれば、放電中のコンデンサの電圧状態を発光素子
で表示するようにしたので、コンデンサに残っている電
荷による感電事故を未然に防止することが可能であり、
メンテナンス作業の安全性を改善することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例によるＹＡＧレーザ装置の電
源部の回路構成を示すブロック図である。

【図２】実施例によるＹＡＧレーザ装置の外観を示す斜
視図である。

【図３】実施例のＹＡＧレーザ装置における発光ダイオ
ードの配置位置の一変形例を示す側面図である。

【符号の説明】

１０ブレーカ１２充電回路１４コンデンサバンク１６ランプ点灯用スイッチングトランジスタ２２励起ランプ２４レーザロッド３４制御部３８放電用抵抗４０放電用トランジスタスイッチ４２放電回路４４表示用抵抗４６発光ダイオード４８コンデンサ電圧状態表示回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンデンサに充電した電気エネルギを放
電して励起ランプを点灯させ前記励起ランプより発せら
れる光エネルギによってレーザ媒体を励起するようにし
たレーザ装置において、前記コンデンサと前記励起ランプとの間に接続されたラ
ンプ点灯用のスイッチング手段と、前記コンデンサを充電するためのコンデンサ充電手段
と、前記コンデンサに並列に接続された抵抗と発光素子とを
含む表示手段と、前記コンデンサに並列に接続された抵抗と放電用スイッ
チとを含む放電手段とを具備することを特徴とするレー
ザ装置。
【請求項２】前記発光素子より発せられる光が装置の
外から見えるように前記発光素子を配置したことを特徴
とする請求項１に記載のレーザ装置。