JPH10242550A - レーザ用定電流電源装置及びレーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 大電流容量で、スイッチング周波数の高いス
イッチング素子を使用することなく、電流リップルの値
を抑えること。 【解決手段】 励起ランプ４に供給する電流の上限値及
び下限値を設定する電流閾値設定器１１は、励起ランプ
４に供給するランプ電流Ｉの上限値及び下限値及びシマ
ー電流Ｉｓの上限値及び下限値の設定を自在とし、電流
閾値設定器１１で設定されたランプ電流Ｉまたはシマー
電流Ｉｓの上限値及び下限値と励起ランプ４に流れる電
流を検出する電流検出器６の出力とを上限下限比較回路
９で比較し、その出力でランプ電流Ｉまたはシマー電流
Ｉｓの導通をスイッチ回路２，２ａでオン・オフ制御
し、直流電源１からスイッチ回路２，２ａ及びリアクト
ル３，３ａを介して励起ランプ４に供給する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、電流瞬時値制御
のチョッパ回路で構成された固体レーザ発振器のランプ
励起用定電流電源装置及びそのランプ励起用定電流電源
装置を用いたレーザ加工装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来の固体レーザ発振器のレーザ
用定電流電源装置の構成を示すブロック図である。ま
た、図８は従来の固体レーザ発振器のレーザ用定電流電
源装置の動作を模式的に表したタイミングチャートであ
る。図において、１は直流電源であり、通常、交流の商
用電源を適当な整流素子及びコンデンサ等（いずれも図
示しない）を用いて整流・平滑して得ている。２はトラ
ンジスタ等のスイッチング素子からなる電子的スイッチ
からなるスイッチ回路、３はリアクトル、４はこの電源
装置の負荷となる励起ランプ、５は転流ダイオード、６
は電流検出器で、検出電流を検出電流に比例した電圧と
して出力する。７は電流検出器６で検出した電流の閾値
を設定する電流設定器、８は電流検出器６で検出した電
流と電流設定器７の閾値とを比較するオペアンプ等の演
算器、９は上限下限比較回路で、９ａは第１のコンパレ
ータ、９ｂは第２のコンパレータ、９ｃは正の電流誤差
（＋ΔＩｒ）の設定器、９ｄは負の電流誤差（−ΔＩ
ｒ）の設定器である。１０はフリップフロップ回路であ
る。第１のコンパレータ９ａの出力端子は、フリップフ
ロップ回路１０のリセット端子（Ｒ）に接続され、第２
のコンパレータ９ｂの出力端子は、フリップフロップ回
路１０のセット端子（Ｓ）に接続されている。フリップ
フロップ回路１０の出力端子（Ｑ）は、スイッチ回路２
に接続されている。

【０００３】次に、従来の固体レーザ発振器のレーザ用
定電流電源装置の動作について説明する。直流電源１か
ら供給される直流電流は、スイッチ回路２及びリアクト
ル３を介して励起ランプ４に通電され、励起ランプ４を
発光させてレーザ発振器（図示しない）を励起する。通
常、励起ランプ４の電源としては定電流方式の電源が用
いられている。次に、従来のレーザ用定電流電源装置の
定電流動作を説明する。リアクトル３と励起ランプ４の
間に配置された電流検出器６は、ランプ電流Ｉを検出
し、ランプ電流Ｉに比例した電圧からなる検出電流Ｉｆ
を発生する。一方、電流設定器７は所望のレーザ出力に
対応する特定のランプ電流値に相当する電圧からなる電
流指令値Ｉｒｅｆを指定する。演算器８は電流検出器６
と電流設定器７に接続されており、ランプ電流Ｉに比例
した検出電流Ｉｆから特定のランプ電流値に相当する電
圧Ｉｒｅｆの減算を行い、その偏差信号Ｉｅｒｒを得
る。偏差信号Ｉｅｒｒは上限下限比較回路９内の第１の
コンパレータ９ａと第２のコンパレータ９ｂとに入力さ
れる。第１のコンパレータ９ａの一方の入力端子には設
定器９ｃにより正の電流誤差（＋ΔＩｒ）が、第２のコ
ンパレータ９ｂの一方の入力端子には、設定器９ｄによ
り負の電流誤差（−ΔＩｒ）がそれぞれ与えられてい
る。

【０００４】ここで、偏差信号ＩｅｒｒがＩｅｒｒ＞０
（即ち、Ｉｆ＞Ｉｒｅｆ）で、かつ、正の電流誤差（＋
ΔＩｒ）よりも大きいとき、第１のコンパレータ９ａは
その出力信号ＣＭＰ＋としてデジタル信号“１”を出力
し、フリップフロップ回路１０をリセットし、フリップ
フロップ回路１０の出力端子（Ｑ）は、デジタル信号
“０”を出力する。この時、フリップフロップ回路１０
の出力端子（Ｑ）に接続されたスイッチ回路２はオフに
なり、ランプ電流Ｉは、転流ダイオード５、リアクトル
３を通って還流し、その電流値は減少する。一方、偏差
信号Ｉｅｒｒが、Ｉｅｒｒ＜０（即ち、Ｉｆ＜Ｉｒｅ
ｆ）で、かつ、負の電流誤差（−ΔＩｒ）よりも小さい
とき、第２のコンパレータ９ｂはその出力信号ＣＭＰ−
としてデジタル信号“１”を出力し、フリップフロップ
回路１０をセットするので、フリップフロップ回路１０
は、デジタル信号“１”を出力する。この時、フリップ
フロップ回路１０の出力端子（Ｑ）に接続されたスイッ
チ回路２はオンになり、ランプ電流Ｉは直流電源１、ス
イッチ回路２、リアクトル３を通って流れ、その電流値
は増加する。また、偏差信号Ｉｅｒｒが、−ΔＩｒ＜Ｉ
ｅｒｒ＜＋ΔＩｒの場合は、第１のコンパレータ９ａ、
第２のコンパレータ９ｂは、共にデジタル信号“０”を
出力するため、フリップフロップ回路１０はセットもリ
セットもされず、フリップフロップ回路１０の出力端子
（Ｑ）は変化しない。

【０００５】このようにして、図７のブロック図で示さ
れたレーザ用定電流電源装置は、ランプ電流Ｉが所望の
電流値に対して指定された正負の偏差の範囲内に維持さ
れるように動作する。更に、図８を用いて、具体的動作
について詳述する。電流指令値Ｉｒｅｆが、図８（ａ）
のように、急激に立上り所定の率で電流値が増加し、そ
して、電流が急激に遮断されるものとする。時間ｔ0 で
電流指令値Ｉｒｅｆが、急激に立上ると、直流電源１よ
り供給される直流電流は、電源の応答性等によって追随
され、図８（ｂ）のように、検出電流Ｉｆとして検出さ
れる。演算器８で検出電流Ｉｆと電流指令値Ｉｒｅｆと
の出力が比較され、図８（ｃ）のように、偏差信号Ｉｅ
ｒｒとなって出力される。時間ｔ0 では偏差信号Ｉｅｒ
ｒが、Ｉｆ＜Ｉｒｅｆであるから、Ｉｅｒｒ＜０とな
り、かつ、負の電流誤差（−ΔＩｒ）よりも小さいか
ら、第２のコンパレータ９ｂは、図８（ｅ）のように、
その出力信号ＣＭＰ−としてデジタル信号“１”でフリ
ップフロップ回路１０をセットし、フリップフロップ回
路１０の出力端子（Ｑ）に接続されたスイッチ回路２
は、図８（ｆ）のように、オンになり、ランプ電流Ｉは
直流電源１、スイッチ回路２、リアクトル３を通って流
れ、その電流値は増加する。

【０００６】時間ｔ1 では偏差信号Ｉｅｒｒが、Ｉｆ＜
Ｉｒｅｆでなくなり、負の電流誤差（−ΔＩｒ）よりも
小さくなくなったとき、第２のコンパレータ９ｂは、図
８（ｅ）のように、出力信号ＣＭＰ−はデジタル信号
“０”となりフリップフロップ回路１０のセットの信号
をなくす。しかし、フリップフロップ回路１０の出力端
子（Ｑ）に接続されたスイッチ回路２は、図８（ｆ）の
ように、オンを継続し、ランプ電流Ｉは直流電源１、ス
イッチ回路２、リアクトル３を通って流れ、その電流値
は更に増加する。時間ｔ2 では偏差信号Ｉｅｒｒが、Ｉ
ｆ＞Ｉｒｅｆとなり、Ｉｅｒｒ＞０で、かつ、正の電流
誤差（＋ΔＩｒ）よりも大きくなると、第１のコンパレ
ータ９ａは、図８（ｄ）のように、その出力信号ＣＭＰ
＋としてデジタル信号“１”を出力し、フリップフロッ
プ回路１０をリセットする。この時、フリップフロップ
回路１０の出力端子（Ｑ）に接続されたスイッチ回路２
はオフになり、ランプ電流Ｉは、転流ダイオード５、リ
アクトル３を通って還流し、その電流値は減少する。

【０００７】しかし、ランプ電流Ｉが転流ダイオード
５、リアクトル３を通って還流し、その電流値が減少す
るとき、時間ｔ3 では偏差信号Ｉｅｒｒが、負の電流誤
差（−ΔＩｒ）よりも小さくなると、第２のコンパレー
タ９ｂは、図８（ｅ）のように、その出力信号ＣＭＰ−
としてデジタル信号“１”でフリップフロップ回路１０
をセットし、フリップフロップ回路１０の出力端子
（Ｑ）に接続されたスイッチ回路２は、図８（ｆ）のよ
うに、再度オンになり、ランプ電流Ｉは直流電源１、ス
イッチ回路２、リアクトル３を通って流れ、その電流値
は増加する。このような繰返し動作で、電源装置１から
ランプ電流Ｉが、所望の電流指令値Ｉｒｅｆに対して指
定された正負の電流誤差（±ΔＩｒ）の範囲内に維持さ
れるように動作し、時間ｔ10でスイッチ回路２はオフに
なり、ランプ電流Ｉは、転流ダイオード５、リアクトル
３を通って還流し、その電流値は減少し、ゼロになる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述した従来のレーザ
用定電流電源装置においては、上限下限比較回路９のヒ
ステリシス幅、即ち、リップルの幅となる所望の電流指
令値Ｉｒｅｆに対して指定された正負の電流誤差（±Δ
Ｉｒ）が一定、言い換えれば、ランプ電流Ｉの電流リッ
プルが一定である。この種の固体レーザ励起用に用いら
れる定電流電源装置の仕様の一つには、ランプ電流Ｉの
電流リップルの値がある。従来例で示す電流瞬時値制御
によるチョッパ回路からなるレーザ用定電流電源装置で
は、電流リップルを小さくすればするほどスイッチング
素子のオン・オフ頻度が増えることになる。即ち、電流
容量が大きく、許容スイッチング周波数の高いスイッチ
ング素子を使用する必要があり、それだけコストが高く
なる。また、同じ出力電流値であれば、電流リップルを
小さくすればするほど、即ち、スイッチング周波数が大
きくなればなるほど、スイッチング時の発熱による損失
が増大し、スイッチング素子の冷却に必要なコストが増
加し、運転時の電力損失も増大する。

【０００９】このようなことから、従来の固体レーザ発
振器のレーザ用定電流電源装置では、次のような問題点
があった。まず、励起ランプ４はレーザを発振していな
い時にも励起ランプ４の点灯を維持するため、レーザ発
振を発生させる電流の閾値よりも小さい電流（このとき
の電流を「シマー電流」と呼び、固体レーザ励起用フラ
ッシュランプでは、通常、１〜３Ａ程度）を通電する必
要がある。シマー電流における電流リップルは、点灯を
安定に維持するために小さいことが必要である。即ち、
許容スイッチング周波数が比較的高いスイッチング素子
が必要である。また、レーザを発振している時の電流値
は、シマー電流に比べてはるかに大きい。例えば、平均
出力数１００Ｗ級の固体レーザでパルス励起の場合、ピ
ーク出力発振時には、ランプ電流は数１００Ａにもな
る。したがって、シマー電流値における電流リップルの
値を基準にして回路設計した場合、大電流で、スイッチ
ング周波数の高いスイッチング素子が必要となり、装置
のコストが非常に高くなる。

【００１０】また、従来の定電流電源装置においては、
出力電流の電流リップルが一定、即ち、スイッチング周
波数が一定であるから、比較的大きなランプ電流を長時
間出力する場合には、レーザ加工の際のスイッチ回路の
損失（発熱）により、スイッチング素子の内部温度が許
容温度を超えてスイッチング素子が破損し、装置が停止
してしまうことがあった。そして、レーザ発振器の励起
用に使用されるレーザ用定電流電源装置の電流リップル
の大きさは、レーザ発振器から出力され、加工等の熱源
に使用されるレーザビーム出力のリップルに影響を与
え、特に、レーザ加工時においては、レーザ加工の諸条
件（例えば、被加工物の材質、形状、加工速度、レーザ
出力のピーク値、繰り返し周波数、デューティ比等）に
応じて、レーザ出力のリップルの大きさを選定すること
が必要である。このように、従来のレーザ用定電流電源
装置においては、出力電流の電流リップルが一定であ
り、レーザ加工中にレーザ出力のリップルの大きさが加
工条件に対して適切でないと、加工状態が不安定にな
り、結果的に、被加工物の加工品質が悪くなり、それを
補正することができない。

【００１１】そこで、この発明はかかる問題点を解決す
るためになされたもので、大電流容量で、スイッチング
周波数の高いスイッチング素子を使用することなく、電
流リップルの値を抑えたレーザ用定電流電源装置の提供
を第１の課題とするものである。また、被加工物の加工
条件に応じて電流リップルの値を変更でき、良好な加工
品質を得ることができるレーザ加工装置の提供を第２の
課題とするものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１にかかるレーザ
用定電流電源装置は、励起ランプに供給するランプ電流
の上限値及び下限値を電流閾値設定器で設定し、その上
限値と下限値の範囲内で特定された電流を、直流電源よ
りスイッチ回路及びリアクトルを介して励起ランプに供
給するレーザ用定電流電源装置において、前記励起ラン
プに供給する電流の上限値及び下限値を設定する電流閾
値設定器は、前記励起ランプに供給するランプ電流の上
限値及び下限値及びシマー電流の上限値及び下限値の設
定を自在とし、前記電流閾値設定器で設定されたランプ
電流またはシマー電流の上限値及び下限値と前記励起ラ
ンプに流れる電流を検出する電流検出器の出力とをコン
パレータ回路で比較し、前記コンパレータ回路の出力で
前記ランプ電流または前記シマー電流の導通をスイッチ
回路で制御するものである。

【００１３】請求項２にかかるレーザ用定電流電源装置
の前記電流閾値設定器で設定されたランプ電流とシマー
電流は、各独立したスイッチ回路及びリアクトル及び転
流ダイオードからなるランプ電流供給回路及び他のスイ
ッチ回路及びリアクトル及び転流ダイオードからなるシ
マー電流供給回路を具備するものである。

【００１４】請求項３にかかるレーザ用定電流電源装置
の前記電流閾値設定器で設定されたランプ電流とシマー
電流は、同一スイッチ回路によって制御するものであ
る。

【００１５】請求項４にかかるレーザ用定電流電源装置
は、励起ランプに供給するランプ電流の上限値及び下限
値を電流閾値設定器で設定し、その上限値と下限値の範
囲内で特定されたランプ電流を、直流電源よりスイッチ
回路及びリアクトルを介して励起ランプに供給するレー
ザ用定電流電源装置において、前記電流閾値設定器で設
定されたランプ電流の上限値及び下限値は、スイッチ回
路の負担に応じて変更するものである。

【００１６】請求項５にかかるレーザ用定電流電源装置
の前記スイッチ回路の負担は、前記スイッチ回路に配設
された温度検出器の出力としたものである。

【００１７】請求項６にかかるレーザ用定電流電源装置
の前記スイッチ回路の負担は、前記スイッチ回路の消費
電力としたものである。

【００１８】請求項７にかかるレーザ加工装置は、励起
ランプに供給するランプ電流の上限値及び下限値を電流
閾値設定器で設定し、その上限値と下限値の範囲内で特
定された電流を、直流電源よりスイッチ回路及びリアク
トルを介して励起ランプに供給し、レーザ発振器からレ
ーザビームを出力させ、出力された前記レーザビームを
加工機に導き、前記加工機から出力される前記レーザビ
ームで被加工物を加工するレーザ加工装置において、前
記加工機の速度指令、前記ランプ電流の電流指令、シマ
ー電流の電流指令、被加工物の材質及び形状のうちの１
つ以上の加工条件によって、前記電流閾値設定器で設定
するランプ電流の上限値及び下限値を変更するものであ
る。

【００１９】請求項８にかかるレーザ加工装置の前記ラ
ンプ電流の電流指令は、ピーク電流値、繰り返し周波
数、デューティ比からなるものである。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図を用いて説明する。なお、図中、従来例及び各実施
の形態と同一符号及び記号は、従来例及び各実施の形態
の構成部分と同一または相当する構成部分を示すもので
ある。

【００２１】実施の形態１．図１は本発明の第一の実施
の形態の固体レーザ発振器のレーザ用定電流電源装置を
示すブロック図で、図２は図１の実施の形態で使用する
固体レーザ発振器のレーザ用定電流電源装置に用いられ
た上限下限閾値設定器を示すブロック図である。図にお
いて、１は商用電源を図示しない整流素子及びコンデン
サ等を用いて整流・平滑して得ている直流電源、２はト
ランジスタ等のスイッチング素子またはスイッチング回
路等からなるスイッチ回路、３は誘導コイルからなるリ
アクトル、４はこの直流電源１の負荷となる励起ラン
プ、５は転流ダイオード、６は電流検出器で、検出電流
をその検出電流に比例した電圧として出力する。７は電
流検出器６で検出した電流の閾値を設定する電流設定器
で、ポテンショメータで設定する場合、または、コント
ローラのＤ／Ａ変換器の出力とする場合等がある。８は
電流検出器６で検出した電流と電流設定器７の閾値とを
比較するオペアンプ等からなる演算器、９はウインドコ
ンパレータ等からなる上限下限比較回路で、９ａは比較
回路としての第１のコンパレータ、９ｂは比較回路とし
ての第２のコンパレータである。１０Ａはゲート回路及
びフリップフロップ回路からなる論理ゲート回路、論理
ゲート回路１０Ａはフリップフロップ回路１０ａ及びＡ
ＮＤゲート１０ｂ、ＡＮＤゲート１０ｃ、インバータ１
０ｄより構成されている。また、スイッチ回路２ａ、リ
アクトル３ａ及び転流ダイオード５ａが、スイッチ回路
２、リアクトル３及び転流ダイオード５に対して並列的
（並列接続ではない）に接続されている。これら独立し
たスイッチ回路２及びリアクトル３及び転流ダイオード
５からなるランプ電流供給回路３０を構成し、また、他
のスイッチ回路２ａ及びリアクトル３ａ及び転流ダイオ
ード５ａからなるシマー電流供給回路４０を構成してい
る。

【００２２】このシマー電流供給回路４０からなるスイ
ッチ回路２ａ、リアクトル３ａ及び転流ダイオード５ａ
は、シマー電流Ｉｓ通電時に動作するものであり、ラン
プ電流供給回路３０を構成するスイッチ回路２、リアク
トル３及び転流ダイオード５に比べて、電流容量は小さ
な素子が使用されている。スイッチ回路２ａには、スイ
ッチ回路２と同様に、フリップフロップ回路１０ａの出
力信号（Ｑ）が接続され、スイッチ回路２とスイッチ回
路２ａはインバータ１０ｄにより互いに動作が逆とな
る。また、電流設定器７と上限下限比較回路９及び論理
ゲート回路１０Ａには、上限閾値及び下限閾値を設定す
る電流閾値設定器１１が接続されている。本実施の形態
では、図２に示すように、電流閾値設定器１１は、演算
器（非反転演算増幅器）１１ａ、演算器（反転演算増幅
器）１１ｂ、コンパレータ１１ｄ、シマー電流Ｉｓに相
当する基準電位Ｉｓｉｍを設定するシマー電流設定器１
１ｅ、正電源１１ｆ、アナログスイッチ回路１１ｇ、直
並列回路によって分圧された電位を変更する抵抗器１１
ｈ、１１ｉ、１１ｊから構成されている。因に、アナロ
グスイッチ回路１１ｇが開のとき、演算器１１ａの入力
は低く、アナログスイッチ回路１１ｇが閉のとき、演算
器１１ａの入力は高くなる。

【００２３】次に、本実施の形態の電流瞬時値制御のチ
ョッパ回路で構成された固体レーザ発振器のレーザ用定
電流電源装置の動作について説明する。電流閾値設定器
１１内のコンパレータ１１ｄの一方の入力には電流設定
器７で与えられた電流指令Ｉｒｅｆが入力され、他方の
入力にはシマー電流設定器１１ｅで設定されたシマー電
流Ｉｓに相当する基準電位Ｉｓｉｍが入力されている。
コンパレータ１１ｄは二つの入力を比較し、コンパレー
タ１１ｄの出力、即ち、図中Ａ点の電位はＩｒｅｆ＞Ｉ
ｓｉｍの場合に“１”、Ｉｒｅｆ≦Ｉｓｉｍの場合に
“０”となる。アナログスイッチ回路１１ｇは、入力信
号が“１”でオン、入力信号が“０”でオフとなる。し
たがって、正電源１１ｆ、アナログスイッチ回路１１
ｇ、抵抗器１１ｈ、抵抗器１１ｉ、抵抗器１１ｊから構
成されている回路において、演算器１１ａの入力、即
ち、図中Ｂ点の電位を仮に、Ｉｒｅｆ＞Ｉｓｉｍの場合
をＶ１、Ｉｒｅｆ≦Ｉｓｉｍの場合をＶ０とすると、Ｖ
１＞Ｖ０となる。また、Ｂ点の電位は演算器１１ａで非
反転増幅されて出力信号＋ΔＩｒとなる。なお、この＋
ΔＩｒはＢ点の電位と同符号の電位であり、従来例の図
７における正の電流誤差９ｃに相当するものである。ま
た、演算器１１ｂは反転演算増幅器として動作するの
で、演算器１１ｂの出力には信号−ΔＩｒを得る。した
がって、電流閾値設定器１１の出力電位＋ΔＩｒ及び−
ΔＩｒは、電流設定器７で与えられる電流指令Ｉｒｅｆ
の値が、シマー電流Ｉｓ値以下の時は小さく、シマー電
流Ｉｓ値を越えた場合には大きくなる。即ち、ランプ電
流Ｉの電流指令値が小さいときには電流リップルが小さ
くなり（スイッチング周波数が大）、ランプ電流の電流
指令値が大きいときには電流リップルが大きくなる（ス
イッチング周波数が小）。

【００２４】次に、論理ゲート回路１０Ａの動作を説明
する。論理ゲート回路１０Ａのフリップフロップ回路１
０ａの動作は、従来例と同一である。フリップフロップ
回路１０ａの出力信号（Ｑ）は、ＡＮＤゲート１０ｂ及
び１０ｃの入力の一方に接続される。また、電流閾値設
定器１１の出力の分岐された出力ＧＡＴＥは、前述のコ
ンパレータ１１ｄの出力（図中Ａ点の電位）であり、Ｉ
ｒｅｆ＞Ｉｓｉｍの場合に“１”、Ｉｒｅｆ≦Ｉｓｉｍ
場合に“０”となる。この電流閾値設定器１１の出力Ｇ
ＡＴＥは、ＡＮＤゲート１０ｂに直接、また、インバー
タ１０ｄを介してＡＮＤゲート１０ｃの入力に接続され
ている。この結果、フリップフロップ回路１０ａの出力
信号Ｑは、Ｉｒｅｆ＞Ｉｓｉｍとなるピーク出力発振時
の電流指令の場合、ＡＮＤゲート１０ｂを通って信号Ｑ
１として出力され、スイッチ回路２をオン・オフ動作さ
せる。一方、Ｉｒｅｆ≦Ｉｓｉｍとなるシマー電流指令
の場合、フリップフロップ回路１０ａの出力信号Ｑは、
ＡＮＤゲート１０ｃを通って信号Ｑ２として出力され、
スイッチ回路２ａをオン・オフ動作させる。

【００２５】このように、本実施の形態では、励起ラン
プ４に供給するランプ電流Ｉの出力電位＋ΔＩｒからな
る上限値及び出力電位−ΔＩｒからなる下限値を電流閾
値設定器１１で設定し、その上限値と下限値の範囲内で
特定された電流を、直流電源１よりスイッチ回路２，２
ａ及びリアクトル３，３ａを介して励起ランプ４に供給
するレーザ用定電流電源装置において、励起ランプ４に
供給する電流の上限値及び下限値を設定する電流閾値設
定器１１は、励起ランプ４に供給するランプ電流Ｉの上
限値及び下限値及びシマー電流Ｉｓの上限値及び下限値
の設定を自在とし、電流閾値設定器１１で設定されたラ
ンプ電流Ｉまたはシマー電流Ｉｓの上限値及び下限値と
励起ランプ４に流れる電流を検出する電流検出器６の出
力とを上限下限比較回路９からなるコンパレータ回路で
比較し、コンパレータ回路の出力でランプ電流Ｉまたは
シマー電流Ｉｓの導通をスイッチ回路２，２ａで制御す
るものである。

【００２６】特に、図１に示した本実施の形態では、電
流閾値設定器１１で設定されたランプ電流Ｉとシマー電
流Ｉｓは、各独立したスイッチ回路２及びリアクトル３
及び転流ダイオード５からなるランプ電流供給回路３０
及び他のスイッチ回路２ａ及びリアクトル３ａ及び転流
ダイオード５ａからなるシマー電流供給回路４０を具備
するものである。

【００２７】本実施の形態では、シマー電流Ｉｓの通電
時には、シマー電流Ｉｓの上限値及び下限値を小さく設
定することにより、電流リップルを小さくして、小電流
でスイッチング周波数の高いスイッチ回路２ａを動作さ
せる。したがって、シマー電流Ｉｓがランプ電流Ｉより
も小さいから、その上限値及び下限値を小さく設定して
も小電流であり、スイッチング周波数の高いスイッチン
グ素子を用いても、高価なスイッチ回路２ａとならな
い。一方、ランプ電流Ｉには、電流リップルは比較的大
きくし、大電流で許容スイッチング周波数の比較的低い
スイッチング素子からなるスイッチ回路２ａを動作させ
る。

【００２８】そして、安価に実現可能なシマー電流供給
回路４０を付加し、かつ、スイッチ回路２とスイッチ回
路２ａを切替えるような構成とすることにより、シマー
電流Ｉｓの値における電流リップルの値を基準にして設
計された従来例のような装置に比べて、コストが安くで
きる効果がある。本実施の形態では、ランプ電流供給回
路３０とシマー電流供給回路４０に、ランプ電流Ｉとシ
マー電流Ｉｓを独立して通電するものであるから、電流
値に応じてリアクトル３またはリアクトル３ａの値を設
定できるので、電流リップルをより小さく設定できる。
しかし、図１の実施の形態では、ランプ電流供給回路３
０及びシマー電流供給回路４０を具備するものである
が、ランプ電流供給回路３０のみで実施をすることもで
きる。

【００２９】実施の形態２．図３は本発明の第二の実施
の形態の固体レーザ発振器のレーザ用定電流電源装置を
示すブロック図である。なお、図中、従来例並びに図１
及び図２の実施の形態と同一符号及び記号は、従来例、
第一の実施の形態の構成部分と同一または相当する構成
部分を示すものであるから、ここでは重複する説明を省
略する。図３の構成においては、ＡＮＤゲート１０ｂ、
ＡＮＤゲート１０ｃ、インバータ１０ｄを有しないもの
であり、また、スイッチ回路２ａ、リアクトル３ａ及び
転流ダイオード５ａも有していない。また、論理ゲート
回路１０Ａはフリップフロップ回路１０ａのみとなって
おり、従来例のフリップフロップ回路１０に相当する。
フリップフロップ回路１０は直接スイッチ回路２を開閉
している。

【００３０】このように、本実施の形態では、励起ラン
プ４に供給するランプ電流Ｉの出力電位＋ΔＩｒからな
る上限値及び出力電位−ΔＩｒからなる下限値を電流閾
値設定器１１で設定し、その上限値と下限値の範囲内で
特定された電流を、直流電源１よりスイッチ回路２及び
リアクトル３を介して励起ランプ４に供給するレーザ用
定電流電源装置において、励起ランプ４に供給する電流
の上限値及び下限値を設定する電流閾値設定器１１は、
励起ランプ４に供給するランプ電流Ｉの上限値及び下限
値及びシマー電流Ｉｓの上限値及び下限値の設定を自在
とし、電流閾値設定器１１で設定されたランプ電流Ｉま
たはシマー電流Ｉｓの上限値及び下限値と励起ランプ４
に流れる電流を検出する電流検出器６の出力とを上限下
限比較回路９からなるコンパレータ回路で比較し、コン
パレータ回路の出力でランプ電流Ｉまたはシマー電流Ｉ
ｓの導通をスイッチ回路２で制御するものである。特
に、図３に示した本実施の形態では、シマー電流Ｉｓの
通電時には、シマー電流Ｉｓの上限値及び下限値を小さ
く設定することにより、電流リップルを小さくして、小
電流でスイッチング周波数を高くしてスイッチ回路２を
動作させる。したがって、シマー電流Ｉｓがランプ電流
Ｉよりも小さいから、その上限値及び下限値を小さく設
定しても小電流であり、スイッチング周波数の高いスイ
ッチング素子を用いても、高価なスイッチ回路２となら
ない。一方、ランプ電流Ｉには、電流リップルは比較的
大きく、大電流でスイッチング周波数を低くする。

【００３１】本実施の形態の固体レーザ発振器のレーザ
用定電流電源装置では、シマー電流Ｉｓでは、電流リッ
プルを小さくして、小電流でスイッチング周波数を高く
してスイッチ回路２を動作させる。また、ランプ電流Ｉ
では、電流リップルは比較的大きくして、大電流でスイ
ッチ回路２を動作させる。このように安価なスイッチン
グ回路２の電流及び繰り返し周波数を切替えることによ
り、シマー電流Ｉｓの値における電流リップルの値を基
準にして設計された従来例のような装置に比べて、コス
トが安くできる効果がある。特に、本実施の形態では、
ランプ電流供給回路３０及びシマー電流供給回路４０を
共通化するものであるから、廉価となる。特に、電流値
に応じてリアクトル３の値を選択できなくなるが、電流
値の小さいシマー電流Ｉｓのとき、スイッチング周波数
を高くするものであるから、所定の電流及び繰り返し周
波数範囲で共通化が可能であり、このとき、特に、廉価
にすることができる。

【００３２】実施の形態３．図４は本発明の第三の実施
の形態の固体レーザ発振器のレーザ用定電流電源装置を
示すブロック図である。なお、図中、従来例または前述
の実施の形態と同一符号及び記号は、従来例または前述
の実施の形態の構成部分と同一または相当する構成部分
を示すものであるから、ここでは重複する説明を省略す
る。図４において、本実施の形態と従来例との相違点
は、スイッチ回路２の近傍に温度検出器１２と、この温
度検出器１２及び上限下限比較回路９に接続された電流
閾値設定器１１Ａを有している構成にある。この温度検
出器１２はスイッチ回路２（例えば、ＩＧＢＴ）の図示
しない放熱用フィン等に配設され、スイッチ回路２の温
度を検出するものである。電流閾値設定器１１Ａは、演
算器１１Ａａ及び演算器１１Ａｂからなる。本実施の形
態では、演算器１１Ａａは非反転演算増幅器として、演
算器１１Ａｂは反転演算増幅器として動作する。

【００３３】次に、本実施の形態の固体レーザ発振器の
レーザ用定電流電源装置の動作について説明する。温度
検出器１２は、スイッチ回路２の放熱用フィンを介して
温度を検出し、温度に比例した出力電圧Ｔｓｗを出力す
る。一般に、スイッチング素子として使用されるＩＧＢ
Ｔ、ＭＯＳＦＥＴ等は、通電する電流が増加するほど、
また、スイッチング周波数が増加するほど損失が増加
し、その発熱量が増加する。したがって、温度検出器１
２の出力電圧Ｔｓｗの値は、通電する電流が増加するほ
ど、スイッチング周波数が増すほど大きくなる。電流閾
値設定器１１Ａの演算器１１Ａａには、温度検出器１２
の出力電圧Ｔｓｗが入力され、演算器１１Ａａで非反転
増幅されて出力信号＋ΔＩｒを得る。この＋ΔＩｒは、
温度検出器１２の出力電圧Ｔｓｗに比例した同符号の電
圧であり、従来例における正の電流誤差９ｃに相当する
ものである。また、演算器１１Ａｂは反転演算増幅器と
して動作するので、演算器１１Ａｂの出力には信号−Δ
Ｉｒを得る。この−ΔＩｒは、温度検出器１２の出力電
圧Ｔｓｗに比例した異符号の電圧であり、従来例におけ
る負の電流誤差９ｄに相当するものである。

【００３４】このように、本実施の形態では、第１のコ
ンパレータ９ａ及び第２のコンパレータ９ｂに対して、
温度検出器１２の出力電圧Ｔｓｗに比例した正負の電流
誤差がそれぞれ与えられるので、結果的に、スイッチ回
路２の損失（発熱量）が大きくなると、電流リップルを
大きくするように動作する。即ち、スイッチング周波数
が大きくなるように動作して損失を抑制する。スイッチ
回路２の損失（発熱量）が小さくなると電流リップルを
小さくするように動作する。即ち、スイッチング周波数
が大きくなるように動作する。したがって、本実施の形
態の固体レーザ発振器のレーザ用定電流電源装置では、
比較的大きなランプ電流Ｉを長時間出力しているとき
に、スイッチング時の損失（発熱量）の増大により、ス
イッチング素子の内部温度が許容温度を超えて破損に至
る前に、電流リップルを大きくしてスイッチング周波数
を下げることにより損失を小さくし、スイッチング素子
の内部温度を下げることができるので、装置の信頼性を
向上させることができる。

【００３５】本実施の形態では、励起ランプ４に供給す
るランプ電流Ｉの出力電位＋ΔＩｒからなる上限値及び
出力電位−ΔＩｒからなる下限値を電流閾値設定器１１
Ａで設定し、その上限値と下限値の範囲内で特定された
ランプ電流Ｉを、直流電源１よりスイッチ回路２及びリ
アクトル３を介して励起ランプ４に供給するレーザ用定
電流電源装置において、電流閾値設定器１１Ａで設定さ
れたランプ電流Ｉの上限値及び下限値は、スイッチ回路
２の負担に応じて変更するものである。したがって、比
較的大きなランプ電流Ｉを長時間出力しているときに、
スイッチ回路２の負担（損失）の増大により、スイッチ
ング素子の内部温度が許容温度を超えて破損に至る前
に、電流リップルを大きくしてスイッチング周波数を下
げ、結果として損失を小さくし、スイッチング素子の内
部温度を下げるものであるから、信頼性を向上させるこ
とができる。特に、本実施の形態では、スイッチ回路２
の負担をスイッチ回路２に配設された温度検出器１２で
熱エネルギーとして検出するものであるから、スイッチ
ング素子が破壊される要因である内部温度に対応した検
出が可能となり、その信頼性を上げることができる。

【００３６】実施の形態４．図５は本発明の第四の実施
の形態の固体レーザ発振器のレーザ用定電流電源装置を
示すブロック図である。なお、図中、従来例または前記
実施の形態と同一符号及び記号は、従来例または前記実
施の形態の構成部分と同一または相当する構成部分を示
すものであるから、ここでは重複する説明を省略する。
図５において、本実施の形態と従来例との相違点は、ス
イッチ回路２の入力側に接続された入力側の電力を検出
する第一の電力検出器１３と、スイッチ回路２の出力側
に接続された出力側の電力を検出する第二の電力検出器
１４と、これら第一の電力検出器１３、第二の電力検出
器１４によって損失、即ち、スイッチ回路２の負担を検
出する回路及び上限下限比較回路９に接続された電流閾
値設定器１１Ｂを有している構成にある。電流閾値設定
器１１Ｂは、演算器１１Ｂａ、演算器１１Ｂｂ及び演算
器１１Ｂｃを備えている。本実施の形態の演算器１１Ｂ
ａは非反転演算増幅器として、演算器１１Ｂｂは反転演
算増幅器として、演算器１１Ｂｃは演算器として動作す
る。

【００３７】次に、本実施の形態の固体レーザ発振器の
レーザ用定電流電源装置の動作について説明する。第一
の電力検出器１３はスイッチ回路２の入力側に設置さ
れ、検出したスイッチ回路２の入力電力に比例した電圧
信号（Ｗｉｎ）を出力するものである。また、第二の電
力検出器１４はスイッチ回路２の出力側に設置され、検
出したスイッチ回路２の出力電力に比例した電圧信号
（Ｗｏｕｔ）を出力するものである。前述の実施の形態
で既に説明したように、スイッチ回路２として使用され
るＩＧＢＴ，ＭＯＳＦＥＴ等のスイッチング素子は、通
電する電流が増加するほど、スイッチング周波数が増す
ほど損失が増加し、発熱量が増える。

【００３８】したがって、所望の出力電力を得るための
入力電力が増加する。言い換えれば、効率（効率＝出力
電力／入力電力、入力電力＝出力電力＋損失である）が
悪くなる。電流閾値設定器１１Ｂの演算器１１Ｂｃに
は、第一の電力検出器１３の出力電圧Ｗｉｎ及び第二の
電力検出器１４の出力電圧Ｗｏｕｔが入力され、それら
の差出力Ｗｅｒｒが出力される。この差出力Ｗｅｒｒ
は、入力電力と出力電力との差、即ち、スイッチ回路２
のスイッチング素子の損失（発熱量）＝負担に相当する
ものである。この差出力Ｗｅｒｒが演算器１１Ｂａに入
力され、非反転増幅されて出力信号＋ΔＩｒを得る。こ
の出力信号＋ΔＩｒは、差出力Ｗｅｒｒに比例した同符
号の電位であり、従来例における正の電流誤差９ｃに相
当するものである。また、演算器１１Ｂｂは反転演算増
幅器として動作するので、演算器１１Ｂｂの出力には出
力信号−ΔＩｒを得る。この出力信号−ΔＩは、差出力
Ｗｅｒｒに比例した異符号の電圧であり、従来例の負の
電流誤差９ｄに相当するものである。

【００３９】本実施の形態では、スイッチ回路２の負担
は、スイッチ回路２の消費電力としたものであり、具体
的には、第一のコンパレータ９ａ及び第二のコンパレー
タ９ｂに対して、差出力Ｗｅｒｒに比例した正負の電流
誤差がそれぞれ与えられるので、結果的に、スイッチ回
路２の損失（発熱量）が大きくなると、電流リップルを
大きくするように動作する。即ち、スイッチング周波数
が小さくなるように動作して損失を抑制する。また、ス
イッチ回路２の損失（発熱量）が小さくなると電流リッ
プルを小さくするように動作する。即ち、スイッチング
周波数が大きくなるように動作する。

【００４０】したがって、本実施の形態では、比較的大
きなランプ電流を長時間出力しているときに、スイッチ
ング時の損失（発熱量）の増大により、スイッチング素
子の内部温度が許容温度を越えて破損に至る前に、電流
リップルを大きくしてスイッチング周波数を下げること
により損失を小さくし、スイッチング素子の内部温度を
下げることができるので、装置の信頼性を向上させるこ
とができる。

【００４１】実施の形態５．図６は本発明の第五の実施
の形態の固体レーザ発振器のレーザ用定電流電源装置の
使用状態を示すレーザ加工装置のブロック図である。な
お、図中、従来例または前記実施の形態と同一符号及び
記号は、従来例または前記実施の形態の構成部分と同一
または相当する構成部分を示すものであるから、ここで
は重複する説明を省略する。図６において、電流閾値設
定器１１Ｃは演算器１１Ｃａ及び演算器１１Ｃｂを有し
ている。本実施の形態では、演算器１１Ｃａは非反転演
算増幅器として、演算器１１Ｃｂは反転演算増幅器とし
て、それぞれ動作する。１５はランプ光源４を励起源と
して発振するレーザ発振器で、固体レーザの場合は固体
のレーザ媒質、共振器等で構成される。１６は光ファイ
バまたはミラー等で構成されたレーザビーム伝送手段、
１７は加工ヘッド、駆動装置、ガス供給装置等で構成さ
れた加工機、１８は前記加工機１７の駆動装置の速度指
令、本実施の形態の定電流電源装置の電流指令、被加工
物の材質、形状等の加工条件の設定及び制御等を行うコ
ントローラである。このコントローラ１８は、図６のよ
うに、定電流電源内の電流設定器７及び電流設定器１１
Ｃに接続されている。上限閾値及び下限閾値を設定する
電流閾値設定器１１Ｃ及び電流設定器７は、コントロー
ラ１８のＤ／Ａ変換器の出力として所定のアナログ値を
出力してもよいし、ポテンショメータの出力で設定して
もよい。１９はレーザビームであり、レーザ発振器１５
より出射され、レーザビーム伝送手段１６、加工機１７
を介して被加工物２０へ照射され、目的の加工に供され
る。

【００４２】次に、本実施の形態のレーザ加工装置の動
作について説明する。直流電源１より励起ランプ４に電
気エネルギーが供給され、光に変換される。この光エネ
ルギーを励起源として、レーザ発振器１５がレーザ発振
し、レーザビーム１９を発生する。レーザビーム１９は
レーザビーム伝送手段１６、加工機１７を介して、被加
工物２０へ照射され、穿孔、切断、溶接、表面改質等の
所望の加工が行われる。このとき、コントローラ１８に
は、加工の目的や種類に応じて適当な加工条件が設定さ
れ、それに基づいて、加工機１７及び直流電源１からの
出力が制御される。図示したように、加工条件がＦＤ等
のメディアによってコントローラ１８に与えられ、自動
的に加工が行われる場合もある。本実施の形態では、コ
ントローラ１８と加工機１７とが接続されているほか
に、定電流電源を構成する電流設定器７及び電流閾値設
定器１１Ｃとも接続されている。したがって、コントロ
ーラ１８にて設定した加工条件のうち、速度指令Ｖｒｅ
ｆに応じて電流閾値設定器１１Ｃに与えるヒステリシス
指令Ｈｒｅｆの値を変更することができる。これによ
り、速度が速くなるほど電流リップルを小さくするよう
なことが可能である。言い換えれば、レーザ出力のリッ
プルを小さくするようなことが可能である。また、コン
トローラ１８で設定した加工条件のうち、材質に応じて
電流閾値設定器１１Ｃに与えるヒステリシス指令Ｈｒｅ
ｆの値を変更することもできる。これにより、材質に応
じて電流リップル、即ち、レーザ出力リップルを適切に
変更して設定するようなことも可能である。

【００４３】具体的には、励起ランプ４に供給するラン
プ電流Ｉの出力電位＋ΔＩｒからなる上限値及び出力電
位−ΔＩｒからなる下限値を電流閾値設定器１１Ｃで設
定するとき、加工機１７の速度指令、ランプ電流Ｉの電
流指令、シマー電流Ｉｓの電流指令、被加工物２０の材
質及び形状のうちの１つ以上の加工条件を格納したマッ
プから、選択に対応した電流閾値設定器１１Ｃで設定す
るランプ電流Ｉの上限値及び下限値を選択させればよ
い。

【００４４】また、パルス波のレーザビームを用いて加
工する場合、即ち、パルス加工の場合には、加工条件が
ピーク電流出力、繰り返し周波数、デューティ比の組み
合わせで与えられる。本実施の形態では、例えば、繰り
返し周波数に応じて電流閾値設定器１１Ｃに与えるヒス
テリシス指令Ｈｒｅｆの値を変更することができる。こ
れにより、繰り返し周波数が高くなるほど電流リップ
ル、即ち、レーザ出力リップルを小さくするようなこと
が可能である。したがって、本実施の形態のレーザ加工
装置では、被加工物の加工条件に応じてリップルの幅を
変更することにより、良好な加工品質を得ることができ
る。

【００４５】このように、励起ランプ４に供給するラン
プ電流Ｉの出力電位＋ΔＩｒからなる上限値及び出力電
位−ΔＩｒからなる下限値を電流閾値設定器１１Ｃで設
定し、その上限値と下限値の範囲内で特定された電流
を、直流電源１よりスイッチ回路２及びリアクトル３を
介して励起ランプ４に供給し、レーザ発振器１４からレ
ーザビーム１６を出力させ、出力されたレーザビーム１
６を加工機１７に導き、加工機１７から出力されるレー
ザビーム１６で被加工物２０を加工するレーザ加工装置
において、加工機１７の速度指令、ランプ電流Ｉの電流
指令、シマー電流Ｉｓの電流指令、被加工物２０の材質
及び形状のうちの１つ以上の加工条件によって、電流閾
値設定器１１Ｃで設定するランプ電流Ｉの上限値及び下
限値を変更するものである。

【００４６】したがって、励起ランプ４に供給するラン
プ電流Ｉの出力電位＋ΔＩｒからなる上限値及び出力電
位−ΔＩｒからなる下限値を電流閾値設定器１１Ｃで設
定するとき、加工機１７の速度指令、ランプ電流Ｉの電
流指令、シマー電流Ｉｓの電流指令、被加工物２０の材
質及び形状のうちの１つ以上の加工条件を格納したマッ
プから、選択に対応した電流閾値設定器１１Ｃで設定す
るランプ電流Ｉの上限値及び下限値を選択させるもので
あるから、ランプ電流Ｉ、シマー電流Ｉｓ、被加工物２
０の材質及び形状等の加工条件に合致したランプ電流Ｉ
の上限値及び下限値を選択でき、大電流容量で、スイッ
チング周波数の高いスイッチング素子を使用することな
く、電流リップルの値を抑えたレーザ用定電流電源装置
を用いて、被加工物２０の加工条件に応じて電流リップ
ルの幅を変更でき、良好な加工品質を得ることができ
る。また、ランプ電流Ｉの電流指令は、ピーク電流値、
繰り返し周波数、デューティ比からなるものであるか
ら、レーザ加工特性に合致した電気条件の選択ができ、
最適制御が可能となる。

【００４７】この実施の形態は、簡単な構成によって、
ピーク電流値、繰り返し周波数、デューティ比からなる
ランプ電流Ｉの電流指令に応じてリップルの幅を変更す
ることにより、安価な装置とすることができる。また、
レーザ用定電流電源装置において、装置内のある部分の
温度または損失に応じてリップルの幅を変更することに
より、装置の破損を未然に防止することができる。更
に、このレーザ用定電流電源装置を組み込んだレーザ加
工装置において、被加工物２０の加工条件に応じてリッ
プルの幅を変更することにより、良好な加工品質を得る
ことができる。なお、本発明を実施する場合の上限閾値
及び下限閾値を設定する電流閾値設定器１１，１１Ａ，
１１Ｂ，１１Ｃ及び電流設定器７は、コントローラ１８
のＤ／Ａ変換器の出力として所定のアナログ値を出力し
てもよいし、ポテンショメータの出力或いはＦ／Ｖ変換
器の出力等で設定してもよい。

【００４８】ところで、上記実施の形態のレーザ加工装
置は、図６に示したレーザ加工装置のみを示している
が、そのレーザ用定電流電源装置としては、図１乃至図
５で示した実施の形態に置換し、実施することとができ
る。また、上記実施の形態の加工機１７の速度指令、ラ
ンプ電流Ｉの電流指令、シマー電流Ｉｓの電流指令、被
加工物２０の材質及び形状のうちの１つ以上の加工条件
によって、電流閾値設定器１１Ｃで設定するランプ電流
Ｉの上限値及び下限値を変更するものは、当然ながら、
加工機１７の速度指令、ランプ電流Ｉの電流指令、シマ
ー電流Ｉｓの電流指令、被加工物２０の材質及び形状の
うちの１つ、または２以上の組合わせによってランプ電
流Ｉの上限値及び下限値を一義的に設定できればよい。
勿論、ランプ電流Ｉの平均値を得た後、その平均値から
上限値及び下限値を算出してもよい。そして、シマー電
流Ｉｓについてもランプ電流Ｉと同様に設定できる。更
に、ランプ電流Ｉとシマー電流Ｉｓとの関係を設定して
おいてもよい。加えて、本発明を実施する場合のランプ
電流Ｉの電流指令は、ピーク電流値、繰り返し周波数、
デューティ比の１以上とするものであればよく、被加工
物２０の材質及び形状等の加工条件によって、レーザ加
工特性に合致した電気条件の選択ができ、最適制御が可
能となる。

【００４９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１は、励起
ランプに供給するランプ電流の上限値及び下限値を設定
し、その上限値と下限値の範囲内で特定された電流を、
直流電源よりスイッチ回路及びリアクトルを介して励起
ランプに供給するレーザ用定電流電源装置において、前
記励起ランプに供給する電流の上限値及び下限値を設定
する電流閾値設定器は、前記励起ランプに供給するラン
プ電流の上限値及び下限値及びシマー電流の上限値及び
下限値の設定を自在とし、前記ランプ電流またはシマー
電流の上限値及び下限値と前記励起ランプに流れる電流
を検出する電流検出器の出力とを比較し、前記比較した
出力で前記ランプ電流または前記シマー電流の導通を前
記スイッチ回路でスイッチング制御するものである。し
たがって、シマー電流の通電時には、シマー電流の上限
値及び下限値を小さく設定することにより、電流リップ
ルを小さくして、小電流でスイッチング周波数の高いス
イッチ回路として動作させることにより、シマー電流が
小電流であり、スイッチング周波数の高いスイッチング
素子を用いても、高価なスイッチ回路とならない。故
に、大電流容量で、スイッチング周波数の高いスイッチ
ング素子を使用することなく、電流リップルの値を抑え
た装置が得られる。

【００５０】請求項２のレーザ用定電流電源装置の前記
電流閾値設定器で設定されたランプ電流とシマー電流
は、各独立したスイッチ回路及びリアクトル及び転流ダ
イオードからなるランプ電流供給回路及び他のスイッチ
回路及びリアクトル及び転流ダイオードからなるシマー
電流供給回路を具備するものであるから、請求項１に記
載の効果に加えて、ランプ電流供給回路とシマー電流供
給回路の各スイッチ回路及びリアクトルを任意に選択で
きるから、励起ランプの特性に合致した廉価な装置とす
ることができる。

【００５１】請求項３のレーザ用定電流電源装置の前記
電流閾値設定器で設定されたランプ電流とシマー電流
は、同一スイッチ回路によって制御するものであるか
ら、請求項１に記載の効果に加えて、部品点数が少なく
とも励起ランプの特性に合致したリップルの異なったラ
ンプ電流とシマー電流を供給することができる。

【００５２】請求項４のレーザ用定電流電源装置は、励
起ランプに供給するランプ電流の上限値及び下限値を電
流閾値設定器で設定し、その上限値と下限値の範囲内で
特定されたランプ電流を、直流電源よりスイッチ回路及
びリアクトルを介して励起ランプに供給するレーザ用定
電流電源装置において、前記電流閾値設定器で設定され
たランプ電流の上限値及び下限値は、スイッチ回路の負
担に応じて変更するものである。したがって、比較的大
きなランプ電流を長時間出力してスイッチ回路の負担
（損失）が増大したとき、スイッチング素子の内部温度
が許容温度を超える可能性があるから、その破損に至る
前に、電流リップルを大きくしてスイッチング周波数を
下げ、結果としてスイッチ回路の負担損失を小さくし、
スイッチング素子の内部温度を下げるものであるから、
信頼性を向上させることができる。故に、大電流容量
で、スイッチング周波数の高いスイッチング素子を使用
することなく、電流リップルの値を抑えた装置が得られ
る。

【００５３】請求項５のレーザ用定電流電源装置の前記
スイッチ回路の負担は、前記スイッチ回路に配設された
温度検出器の出力とするものであるから、請求項４に記
載の効果に加えて、スイッチ回路の負担を温度検出器で
検出するものであるから、スイッチング素子が破壊され
る要因である内部温度に密接に関係する要件によった検
出が可能となり、その信頼性を上げることができる。

【００５４】請求項６のレーザ用定電流電源装置の前記
スイッチ回路の負担は、前記スイッチ回路の消費電力と
したものであるから、請求項４に記載の効果に加えて、
常時スイッチ回路の負担の大きさを確認しながら制御で
きるから、スイッチング素子の温度上昇を予測する検出
が可能となり、その信頼性を上げることができる。

【００５５】請求項７のレーザ加工装置は、励起ランプ
に供給するランプ電流の上限値及び下限値を電流閾値設
定器で設定し、その上限値と下限値の範囲内で特定され
た電流を直流電源よりスイッチ回路及びリアクトルを介
して励起ランプに供給してレーザビームを出力させ、出
力された前記レーザビームを加工機に導き、前記加工機
から出力される前記レーザビームで被加工物を加工する
レーザ加工装置において、前記加工機の速度指令、前記
ランプ電流の電流指令、シマー電流の電流指令、被加工
物の材質及び形状のうちの１つ以上の加工条件によっ
て、前記電流閾値設定器で設定するランプ電流の上限値
及び下限値を変更するものである。したがって、励起ラ
ンプに供給するランプ電流を設定するとき、加工機の速
度指令、ランプ電流の電流指令、シマー電流の電流指
令、被加工物の材質及び形状のうちの１つ以上の加工条
件を選択し、加工条件に合致したランプ電流の上限値及
び下限値を選択でき、大電流容量でスイッチング周波数
の高いスイッチング素子を使用することなく、被加工物
の加工条件に応じて電流リップルの幅を変更でき、良好
な加工品質を得ることができる。よって、被加工物の加
工条件に応じて電流リップルの値を変更でき、良好な加
工品質を得ることができる。

【００５６】請求項８のレーザ加工装置の前記ランプ電
流の電流指令は、ピーク電流値、繰り返し周波数、デュ
ーティ比からなるものであるから、請求項７に記載の効
果に加えて、レーザ加工特性に合致した電気条件の選択
ができ、最適制御が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 図１は本発明の第一の実施の形態の固体レー
ザ発振器のレーザ用定電流電源装置を示すブロック図で
ある。

【図２】 図２は図１の実施の形態で使用する固体レー
ザ発振器のレーザ用定電流電源装置に用いられた電流閾
値設定器を示すブロック図である。

【図３】 図３は本発明の第二の実施の形態の固体レー
ザ発振器のレーザ用定電流電源装置を示すブロック図で
ある。

【図４】 図４は本発明の第三の実施の形態の固体レー
ザ発振器のレーザ用定電流電源装置の使用状態を示すレ
ーザ加工装置のブロック図である。

【図５】 図５は本発明の第四の実施の形態の固体レー
ザ発振器のレーザ用定電流電源装置を示すブロック図で
ある。

【図６】 図６は本発明の第五の実施の形態の固体レー
ザ発振器のレーザ用定電流電源装置の使用状態を示すレ
ーザ加工装置のブロック図である。

【図７】 図７は従来の固体レーザ発振器のレーザ用定
電流電源装置の構成を示すブロック図である。

【図８】 図８は従来の固体レーザ発振器のレーザ用定
電流電源装置の動作を模式的に表したタイミングチャー
トである。

【符号の説明】

２ スイッチ回路、２ａ スイッチ回路、３ リアクト
ル、３ａ リアクトル、４ ランプ、５ 転流ダイオー
ド、５ａ 転流ダイオード、６ 電流検出器、９ 上限
下限比較回路、９ａ 第１のコンパレータ、９ｂ 第２
のコンパレータ、１０ 論理ゲート回路、１１ 電流閾
値設定器、１１Ａ 電流閾値設定器、１１Ｂ 電流閾値
設定器、１１Ｃ 電流閾値設定器、１２ 温度検出器、
１３ 第１の電力検出器、１４ 第２の電力検出器、１
５ レーザ発振器、１７ 加工機、２０ 被加工物。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 励起ランプに供給するランプ電流の上限
   値及び下限値を電流閾値設定器で設定し、その上限値と
   下限値の範囲内で特定された電流を、直流電源よりスイ
   ッチ回路及びリアクトルを介して励起ランプに供給する
   レーザ用定電流電源装置において、 前記励起ランプに供給する電流の上限値及び下限値を設
   定する電流閾値設定器は、前記励起ランプに供給するラ
   ンプ電流の上限値及び下限値及びシマー電流の上限値及
   び下限値の設定を自在とし、前記電流閾値設定器で設定
   されたランプ電流またはシマー電流の上限値及び下限値
   と前記励起ランプに流れる電流を検出する電流検出器の
   出力とをコンパレータ回路で比較し、前記コンパレータ
   回路の出力で前記ランプ電流または前記シマー電流の導
   通をスイッチ回路で制御することを特徴とするレーザ用
   定電流電源装置。
2. 【請求項２】 前記電流閾値設定器で設定されたランプ
   電流とシマー電流は、各独立したスイッチ回路及びリア
   クトル及び転流ダイオードからなるランプ電流供給回路
   及び他のスイッチ回路及びリアクトル及び転流ダイオー
   ドからなるシマー電流供給回路を具備することを特徴と
   する請求項１に記載のレーザ用定電流電源装置。
3. 【請求項３】 前記電流閾値設定器で設定されたランプ
   電流とシマー電流は、同一スイッチ回路によって制御す
   ることを特徴とする請求項１に記載のレーザ用定電流電
   源装置。
4. 【請求項４】 励起ランプに供給するランプ電流の上限
   値及び下限値を電流閾値設定器で設定し、その上限値と
   下限値の範囲内で特定されたランプ電流を、直流電源よ
   りスイッチ回路及びリアクトルを介して励起ランプに供
   給するレーザ用定電流電源装置において、 前記電流閾値設定器で設定されたランプ電流の上限値及
   び下限値は、スイッチ回路の負担に応じて変更すること
   を特徴とするレーザ用定電流電源装置。
5. 【請求項５】 前記スイッチ回路の負担は、前記スイッ
   チ回路に配設された温度検出器の出力としたことを特徴
   とする請求項４に記載のレーザ用定電流電源装置。
6. 【請求項６】 前記スイッチ回路の負担は、前記スイッ
   チ回路の消費電力としたことを特徴とする請求項４に記
   載のレーザ用定電流電源装置。
7. 【請求項７】 励起ランプに供給するランプ電流の上限
   値及び下限値を電流閾値設定器で設定し、その上限値と
   下限値の範囲内で特定された電流を、直流電源よりスイ
   ッチ回路及びリアクトルを介して励起ランプに供給し、
   レーザ発振器からレーザビームを出力させ、出力された
   前記レーザビームを加工機に導き、前記加工機から出力
   される前記レーザビームで被加工物を加工するレーザ加
   工装置において、 前記加工機の速度指令、前記ランプ電流の電流指令、シ
   マー電流の電流指令、被加工物の材質及び形状のうちの
   １つ以上の加工条件によって、前記電流閾値設定器で設
   定するランプ電流の上限値及び下限値を変更することを
   特徴とするレーザ加工装置。
8. 【請求項８】 前記ランプ電流の電流指令は、ピーク電
   流値、繰り返し周波数、デューティ比からなることを特
   徴とする請求項７に記載のレーザ加工装置。