JPH1197769A - Laser device - Google Patents
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- JPH1197769A JPH1197769A JP27038397A JP27038397A JPH1197769A JP H1197769 A JPH1197769 A JP H1197769A JP 27038397 A JP27038397 A JP 27038397A JP 27038397 A JP27038397 A JP 27038397A JP H1197769 A JPH1197769 A JP H1197769A
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Abstract
Description
【0010】[0010]
【発明の属する技術分野】本発明は、水冷式のレーザ装
置に関する。The present invention relates to a water-cooled laser device.
【0020】[0020]
【従来の技術】図10に、従来の固体レーザ装置におけ
るレーザ冷却機構の構成を示す。2. Description of the Related Art FIG. 10 shows a configuration of a laser cooling mechanism in a conventional solid-state laser device.
【0030】図示のように、冷却水たとえば純水CWを
貯水するタンク100とレーザ発振部102とが配管1
04,105,106,107、ポンプ108および熱
交換器110を介して接続されている。ポンプ108に
よってタンク100より汲み出された純水CWは配管1
04,105を通ってレーザ発振部102に供給され
る。レーザ発振部102内で、純水CWは励起用光源お
よびレーザ媒体から熱を吸収することにより、水温が幾
らか上昇する。レーザ発振部102より排出された純水
CWは、配管106を通って熱交換器110の二次側水
路に導入される。As shown, a tank 100 for storing cooling water, for example, pure water CW, and a laser oscillation unit 102 are connected to a pipe 1.
04, 105, 106, 107, a pump 108 and a heat exchanger 110. Pure water CW pumped from the tank 100 by the pump 108 is connected to the pipe 1
The laser light is supplied to the laser oscillation unit 102 through the laser oscillators 104 and 105. In the laser oscillation section 102, the pure water CW absorbs heat from the excitation light source and the laser medium, so that the water temperature rises somewhat. The pure water CW discharged from the laser oscillating unit 102 is introduced into the secondary water passage of the heat exchanger 110 through the pipe 106.
【0040】熱交換器110は水冷式の熱交換器(水−
水熱交換器)からなり、その一次側水路は配管112,
114を介して一次側冷却水たとえば施設内循環水FW
の供給源(図示せず)に接続されている。循環水供給源
からの施設内循環水FWは、純水CWよりも低い水温を
有しており、配管112を通って熱交換器110の一次
側水路に導入され、熱交換器110内で二次側冷却水
(純水CW)との熱交換に供された後、熱交換器110
の一次側水路より排出され、配管114を通って循環水
供給源へ戻される。The heat exchanger 110 is a water-cooled heat exchanger (water-
Water heat exchanger), the primary side of which is a pipe 112,
114, for example, circulating water FW in the facility
(Not shown). The in-facility circulating water FW from the circulating water supply source has a lower water temperature than the pure water CW, is introduced into the primary side water channel of the heat exchanger 110 through the pipe 112, and After being subjected to heat exchange with the secondary side cooling water (pure water CW), the heat exchanger 110
Is discharged from the primary side water channel and returned to the circulating water supply source through the pipe 114.
【0050】市水配管の一方たとえば112の途中に電
磁弁116が設けられている。この電磁弁116が開い
ている間は、施設内循環水FWが熱交換器110の一次
側水路に供給され、熱交換器110内で上記のような一
次側と二次側との間の熱交換が行われ、二次側冷却水
(純水CW)が冷却される。電磁弁116が閉じると、
熱交換器110への施設内循環水FWの供給が断たれ、
熱交換器110における熱交換または冷却動作は中断す
る。電磁弁116の開状態/閉状態は、温度制御部11
8によって制御される。An electromagnetic valve 116 is provided in one of the city water pipes, for example, in the middle of the pipe 112. While the electromagnetic valve 116 is open, the in-facility circulating water FW is supplied to the primary side water channel of the heat exchanger 110, and the heat between the primary side and the secondary side as described above in the heat exchanger 110. The replacement is performed, and the secondary side cooling water (pure water CW) is cooled. When the solenoid valve 116 closes,
The supply of the in-facility circulating water FW to the heat exchanger 110 is cut off,
The heat exchange or cooling operation in the heat exchanger 110 is interrupted. The open / closed state of the solenoid valve 116 is determined by the temperature control unit 11.
8.
【0060】熱交換器110で所定温度まで冷却された
純水CWは、配管107を通ってタンク100に戻る。
タンク100内には純水CWの温度を検出する温度セン
サ120が設けられ、この温度センサ120より純水C
Wの温度を表す電気信号(水温検出信号)ESが出力さ
れる。温度制御部118は、温度センサ120からの水
温検出信号ESを受け取り、この水温検出信号ESを設
定値に一致させるように、つまりタンク100内の純水
CWの温度を設定温度に維持させるように電磁弁116
を開閉制御する。The pure water CW cooled to a predetermined temperature in the heat exchanger 110 returns to the tank 100 through the pipe 107.
A temperature sensor 120 for detecting the temperature of the pure water CW is provided in the tank 100.
An electric signal (water temperature detection signal) ES indicating the temperature of W is output. The temperature control unit 118 receives the water temperature detection signal ES from the temperature sensor 120, and matches the water temperature detection signal ES with a set value, that is, maintains the temperature of the pure water CW in the tank 100 at the set temperature. Solenoid valve 116
Open / close control.
【0070】図11に、従来の固体レーザ装置における
レーザ冷却機構の別の構成を示す。FIG. 11 shows another configuration of the laser cooling mechanism in the conventional solid-state laser device.
【0080】この方式では、タンク100内に蒸発(気
化)式の熱交換器122を配置し、この熱交換器122
にタンク100の外に設けた冷凍式冷却器124を配管
126,128を介して接続している。熱交換器122
には蒸発器が内蔵され、冷却器(冷凍機)124には圧
縮機や凝縮器等が内蔵されている。In this system, an evaporation (vaporization) type heat exchanger 122 is disposed in the tank 100, and the heat exchanger 122
A refrigeration cooler 124 provided outside the tank 100 is connected via piping 126 and 128. Heat exchanger 122
Has a built-in evaporator, and a cooler (refrigerator) 124 has a built-in compressor, condenser and the like.
【0090】冷却器124からの液状の冷媒は配管12
6を通って熱交換器122内の蒸発器に導入され、ここ
で周囲(純水CW)から熱を奪って蒸発し、ガス状に変
化する。熱交換器122からのガス状の冷媒は配管12
8を通って冷却器124内の圧縮機に導かれ、そこで高
温高圧の冷媒ガスに圧縮される。次に、この高温高圧の
冷媒ガスは凝縮器に導かれ、そこで周囲に熱を放出して
液状の冷媒に戻る。The liquid refrigerant from the cooler 124 is supplied to the pipe 12
6, it is introduced into the evaporator in the heat exchanger 122, where it evaporates by removing heat from the surroundings (pure water CW) and changes to a gaseous state. The gaseous refrigerant from the heat exchanger 122
The refrigerant is led through 8 to a compressor in a cooler 124, where it is compressed into a high-temperature, high-pressure refrigerant gas. Next, the high-temperature and high-pressure refrigerant gas is led to a condenser, where it releases heat to the surroundings and returns to a liquid refrigerant.
【0100】温度制御部130は、タンク100内の温
度センサ120からの水温検出信号ESを受け取り、こ
の水温検出信号ESを設定値に一致させるように、つま
りタンク100内の純水CWの水温を設定温度に調節す
るように冷却器124、特に圧縮器の運転(オン/オ
フ)を制御する。The temperature control section 130 receives the water temperature detection signal ES from the temperature sensor 120 in the tank 100, and adjusts the water temperature of the pure water CW in the tank 100 so that the water temperature detection signal ES matches the set value. The operation (on / off) of the cooler 124, particularly the compressor, is controlled so as to adjust to the set temperature.
【0110】[0110]
【発明が解決しようとする課題】この種の固体レーザ装
置において、安定なレーザ出力を得るためには、レーザ
発振部102に供給される冷却水の水温を高い精度で設
定温度に維持する必要がある。In this type of solid-state laser device, in order to obtain a stable laser output, it is necessary to maintain the temperature of the cooling water supplied to the laser oscillation section 102 at a set temperature with high accuracy. is there.
【0120】この点に関し、図10の方式では、熱交換
器110に一次側冷却水FWを流すか否か(流れを止め
るか)によって純水CWの温度を調節するようにしてお
り、冷却サイクルの高速化、精細化には原理的な制限が
ある。In this regard, in the system of FIG. 10, the temperature of the pure water CW is adjusted depending on whether the primary side cooling water FW flows through the heat exchanger 110 (whether or not the flow is stopped). There is a principle limitation in speeding up and refinement of the image.
【0130】また、図11の方式も、熱交換器122に
冷媒を流すか否かによって純水CWの温度を調節するよ
うにしており、冷却サイクルの高速化、精細化に同様の
制限がある。また、冷凍サイクルの場合はオン/オフを
頻繁に繰り返すことがシステムの安全動作上好ましくな
いため、運転時間の幅(期間)を大きくとらなければな
らないという安全上の制限もある。Also, in the system shown in FIG. 11, the temperature of the pure water CW is adjusted depending on whether or not the refrigerant is supplied to the heat exchanger 122, and the same limitation is imposed on the speeding up and the miniaturization of the cooling cycle. . Further, in the case of a refrigeration cycle, frequent repetition of ON / OFF is not preferable in terms of the safety operation of the system.
【0140】このように、従来の固体レーザ装置では、
冷却水(純水CW)とそれよりも低温の冷却媒体との間
の熱交換の稼働率を制御する仕方で冷却水(純水CW)
の温度を調節する方式であり、冷却媒体の流れの切替
(オン/オフ)および熱交換の立ち上げに慣性(時間遅
れ)を伴うため、冷却水(純水CW)に対する1回の冷
却サイクルは必然的に長くなり、冷却サイクル間の休止
時間も長くなる。このため、冷却運転は断続的なものと
なり、精細かつ安定な温度調節は望めない。したがっ
て、高い精度で設定温度に温調するのは困難である。As described above, in the conventional solid-state laser device,
Cooling water (pure water CW) in a manner that controls the operating rate of heat exchange between the cooling water (pure water CW) and a cooling medium at a lower temperature.
Since the switching of the flow of the cooling medium (on / off) and the start of heat exchange involve inertia (time delay), one cooling cycle for cooling water (pure water CW) Inevitably, the down time between cooling cycles will be longer. For this reason, the cooling operation is intermittent, and fine and stable temperature control cannot be expected. Therefore, it is difficult to control the temperature to the set temperature with high accuracy.
【0150】なお、冷凍機内の圧縮機の駆動制御にイン
バータを用いることで、冷凍サイクルの連続(比例)制
御が可能となる。しかし、この方式は、装置が複雑化し
高価になってしまうという問題がある。By using an inverter for controlling the operation of the compressor in the refrigerator, continuous (proportional) control of the refrigeration cycle becomes possible. However, this method has a problem that the device becomes complicated and expensive.
【0160】本発明は、かかる従来技術の問題点に鑑み
てなされたもので、レーザ発振部に供給する冷却水を精
細かつ安定な連続制御で温調して、所期のレーザ出力を
安定に得るようにしたレーザ装置を提供することを目的
とする。The present invention has been made in view of the above-mentioned problems of the prior art, and the temperature of cooling water supplied to a laser oscillation section is finely and stably controlled in a continuous manner to stabilize an intended laser output. It is an object of the present invention to provide a laser device which is obtained.
【0170】また、本発明は、簡便な構成によって精細
かつ安定な温度調節を行うようにしたレーザ装置を提供
することを目的とする。Another object of the present invention is to provide a laser device capable of performing fine and stable temperature adjustment with a simple configuration.
【0180】さらに、本発明は、低ノイズで精細かつ安
定な温度調節を行うようにしたレーザ装置を提供するこ
とを目的とする。Further, it is another object of the present invention to provide a laser device capable of performing fine and stable temperature control with low noise.
【0190】[0190]
【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、レーザ光を発生す
るレーザ発振部と、前記レーザ発振部に冷却媒体を循環
供給する冷却水供給手段と、前記レーザ発振部の外で前
記冷却媒体を冷却する冷却手段と、前記レーザ発振部の
外で通電して発熱することにより前記冷却媒体を加熱す
る電熱手段と、前記冷却媒体の温度を検出する温度セン
サと、前記レーザ発振部に供給される前記冷却媒体の温
度を設定温度に一致させるよう前記温度センサの出力信
号にしたがって前記電熱手段の単位時間当たりの通電期
間を制御する温度調節手段とを具備する構成とした。In order to achieve the above object, a first laser device according to the present invention comprises a laser oscillating section for generating a laser beam, and a cooling device for circulating a cooling medium to the laser oscillating section. Water supply means, cooling means for cooling the cooling medium outside the laser oscillation section, electric heating means for heating the cooling medium by generating heat by energizing outside the laser oscillation section, and A temperature sensor for detecting a temperature, and a temperature for controlling an energization period per unit time of the electric heating means in accordance with an output signal of the temperature sensor so that a temperature of the cooling medium supplied to the laser oscillation unit matches a set temperature. And an adjusting means.
【0200】また、本発明の第2のレーザ装置は、上記
第1のレーザ装置の構成において、前記温度調節手段
が、前記温度センサの出力信号を前記設定温度に対応し
た基準値と比較してその比較誤差を表す誤差信号を発生
する比較手段と、前記比較手段からの誤差信号の大きさ
に応じたパルス幅を有する通電制御パルスを一定周波数
で出力するパルス幅制御手段と、前記パルス幅制御手段
からの通電制御パルスに応じて前記電熱手段における通
電のオン/オフを制御する通電制御手段とを有すること
を特徴とする。[0200] In the second laser device of the present invention, in the configuration of the first laser device, the temperature adjusting means compares the output signal of the temperature sensor with a reference value corresponding to the set temperature. Comparing means for generating an error signal indicating the comparison error; pulse width controlling means for outputting a conduction control pulse having a pulse width corresponding to the magnitude of the error signal from the comparing means at a constant frequency; And an energization control means for controlling on / off of energization in the electric heating means according to an energization control pulse from the means.
【0210】また、本発明の第3のレーザ装置は、上記
第1のレーザ装置の構成において、前記温度調節手段
が、前記温度センサの出力信号を前記設定温度に対応し
た基準値と比較してその比較誤差を表す誤差信号を発生
する比較手段と、前記比較手段からの誤差信号の電圧レ
ベルに応じて周波数が変化するような周波数パルスを出
力する電圧−周波数変換手段と、前記電圧−周波数変換
手段からの周波数パルスに応動して一定のパルス幅を有
する通電制御パルスを出力する単安定マルチバイプレー
タと、前記単安定マルチバイプレータからの通電制御パ
ルスに応じて前記電熱手段における通電のオン/オフを
制御する通電制御手段とを有することを特徴とする。[0210] Also, in the third laser device of the present invention, in the configuration of the first laser device, the temperature adjusting means may compare an output signal of the temperature sensor with a reference value corresponding to the set temperature. Comparing means for generating an error signal representing the comparison error; voltage-frequency converting means for outputting a frequency pulse whose frequency changes in accordance with the voltage level of the error signal from the comparing means; A monostable multivibrator that outputs an energization control pulse having a constant pulse width in response to a frequency pulse from the means; and an on / off control of energization in the electric heating means in response to the energization control pulse from the monostable multivibrator. Power supply control means for controlling turning off.
【0220】また、本発明の第4のレーザ装置は、上記
第2または第3のレーザ装置の構成において、前記通電
制御手段が、前記電熱手段と交流電源との間に接続され
たスイッチ手段と、前記交流電源からの交流電圧がゼロ
レベルを横切るタイミングを検出するゼロクロス検出手
段と、前記通電制御パルスによって規定されるオン期間
の開始直後に前記ゼロクロス検出手段からのゼロクロス
検出信号に応動して前記スイッチ手段をオフ状態からオ
ン状態に切り替えるとともに、前記オン期間の終了によ
って前記スイッチ手段をオン状態からオフ状態に切り替
える切替制御手段とを有することを特徴とする。[0220] Also, in the fourth laser device of the present invention, in the configuration of the second or third laser device, the energization control means may include a switch means connected between the electric heating means and an AC power supply. A zero-crossing detecting means for detecting a timing at which an AC voltage from the AC power supply crosses a zero level; and the zero-crossing detecting signal from the zero-crossing detecting signal from the zero-crossing detecting means immediately after the start of an ON period defined by the energization control pulse. Switching control means for switching the switch means from the off state to the on state, and for switching the switch means from the on state to the off state at the end of the on period.
【0230】また、本発明の第5のレーザ装置は、上記
第1ないし第4のいずれかのレーザ装置の構成におい
て、前記冷却手段がその冷却動作を間断なく連続的に行
うことを特徴とする。A fifth laser device according to the present invention is characterized in that, in the structure of any one of the first to fourth laser devices, the cooling means performs the cooling operation continuously without interruption. .
【0240】また、本発明の第6のレーザ装置は、上記
第1ないし第5のいずれかのレーザ装置の構成におい
て、前記冷却手段が前記冷却媒体とそれよりも低温の別
系統の冷却媒体との間で熱交換を行わせて前記冷却媒体
の温度を下げる熱交換手段を有することを特徴とする。A sixth laser device according to the present invention, in the configuration of any one of the first to fifth laser devices, wherein the cooling means comprises the cooling medium and a cooling medium of a different system having a lower temperature than the cooling medium. And a heat exchange means for causing a heat exchange between the first and second cooling media to lower the temperature of the cooling medium.
【0250】[0250]
【発明の実施の形態】以下、図1〜図9を参照して本発
明の実施例を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0260】図1に、本発明の一実施例による固体レー
ザ加工装置の要部の構成を示す。FIG. 1 shows a configuration of a main part of a solid-state laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【0270】この固体レーザ加工装置において、レーザ
発振部10のレーザ励起用光源たとえば励起ランプ12
およびレーザ媒体たとえばYAGロッド14は、たとえ
ばアクリル樹脂からなるチャンバ16内の反射鏡筒(図
示せず)の中に配置されている。チャンバ16の外でY
AGロッド14の光軸上には、一対の光共振器ミラー1
8,20がロッド14を挟み平行に向き合って配置され
ている。In this solid-state laser processing apparatus, a laser excitation light source such as an excitation lamp
The laser medium, for example, the YAG rod 14 is arranged in a reflection barrel (not shown) in a chamber 16 made of, for example, an acrylic resin. Y outside chamber 16
On the optical axis of the AG rod 14, a pair of optical resonator mirrors 1
8, 20 are arranged facing each other in parallel with the rod 14 interposed therebetween.
【0280】レーザ電源部22より供給されるランプ電
流Iによって励起ランプ12が点灯すると、その光エネ
ルギによってYAGロッド14が励起され、YAGロッ
ド14の両端面より出射した光が光共振器ミラー18,
20の間で反射を繰り返して増幅されたのちレーザ光L
Bとして出力ミラー18を抜ける。出力ミラー18を抜
けたレーザ光LBは、ミラー(図示せず)を介して、あ
るいは入射ユニット、光ファイバおよび出射ユニット
(図示せず)を介して被加工物(図示せず)の加工ポイ
ントに向けて照射されるようになっている。When the excitation lamp 12 is turned on by the lamp current I supplied from the laser power supply unit 22, the light energy excites the YAG rod 14 and the light emitted from both end faces of the YAG rod 14 is reflected by the optical resonator mirror 18,
The laser light L after being amplified by repeating reflection between 20
The light exits the output mirror 18 as B. The laser beam LB that has passed through the output mirror 18 is directed to a processing point of a workpiece (not shown) via a mirror (not shown) or via an incidence unit, an optical fiber, and an emission unit (not shown). Irradiation is aimed at.
【0290】後述する冷却水供給部24より温調された
冷却水たとえば純水CWがチャンバ16の冷却水取入口
16aに送り込まれ、チャンバ16内では純水CWが励
起ランプ12およびYAGロッド14を囲む水路を流
れ、チャンバ16の冷却水排出口16bより純水CWが
冷却水供給部24へ戻される。このように温調された純
水CWがレーザ発振部10の励起ランプ12およびYA
Gロッド14に供給されることで、レーザ発振効率が高
められるとともに、レーザ出力が安定化する。Cooling water, for example, pure water CW, whose temperature is controlled by a cooling water supply unit 24 described later, is sent to a cooling water inlet 16a of the chamber 16, and the pure water CW in the chamber 16 causes the excitation lamp 12 and the YAG rod 14 to pass therethrough. The pure water CW flows through the surrounding water channel and is returned to the cooling water supply unit 24 from the cooling water discharge port 16 b of the chamber 16. The pure water CW whose temperature has been controlled in this manner is supplied to the excitation lamp 12 and the YA of the laser oscillation unit 10.
By being supplied to the G rod 14, the laser oscillation efficiency is increased and the laser output is stabilized.
【0300】本実施例における冷却水供給部24は、純
水CWを貯水するタンク26と、このタンク26とレー
ザ発振部10との間で純水CWを循環させるポンプ2
8、配管30,32,34,36および冷却部42とで
構成されている。[0300] The cooling water supply unit 24 in this embodiment includes a tank 26 for storing pure water CW and a pump 2 for circulating the pure water CW between the tank 26 and the laser oscillation unit 10.
8, a pipe 30, 32, 34, 36 and a cooling unit 42.
【0310】ポンプ28によってタンク26より汲み出
された純水CWは配管30,32を通ってレーザ発振部
10のチャンバ16に供給される。そして、チャンバ1
6から排出された純水は配管34,36を通ってタンク
26に回収されるようになっている。The pure water CW pumped out of the tank 26 by the pump 28 is supplied to the chamber 16 of the laser oscillation section 10 through the pipes 30 and 32. And chamber 1
The pure water discharged from 6 is collected in the tank 26 through the pipes 34 and 36.
【0320】タンク26内には、イオン交換樹脂38お
よびフィルタ40が純水CWに水没した状態で配置され
ている。配管36を介してタンク26に回収された純水
CWは、先ずイオン交換樹脂38に導入され、そこで不
要なイオンを取り除かれ、純水度を回復する。イオン交
換樹脂38から出た純水CWは、タンク内でフィルタ4
0を通り、そこでゴミや有機物等を除去されてからタン
ク26の外(配管30)へ排出されるようになってい
る。[0320] In the tank 26, an ion exchange resin 38 and a filter 40 are arranged in a state of being submerged in pure water CW. The pure water CW collected in the tank 26 via the pipe 36 is first introduced into the ion exchange resin 38, where unnecessary ions are removed, and the purity is restored. Pure water CW that has flowed out of the ion exchange resin 38 is filtered by the filter 4 in the tank.
, The dust and organic matter are removed therefrom and then discharged to the outside of the tank 26 (the pipe 30).
【0330】この固体レーザ加工装置は、レーザ発振部
10に供給する純水CWの温度を設定温度に精細かつ安
定に一致させ、かつ維持するための温度調節機構を備え
ている。本実施例において、この温度調節機構は、配管
34,36の間に設けられた冷却部42と、タンク26
内に設けられた電熱器44と、配管32の途中に設けら
れた温度センサ46と、この温度センサ46からの出力
信号TSに応じて電熱器44の通電発熱動作を制御する
温度制御部(コントローラ)48とを有している。This solid-state laser processing apparatus has a temperature adjustment mechanism for precisely and stably keeping the temperature of the pure water CW supplied to the laser oscillation section 10 at a set temperature. In this embodiment, the temperature control mechanism includes a cooling unit 42 provided between the pipes 34 and 36 and a tank 26.
An electric heater 44 provided in the inside, a temperature sensor 46 provided in the middle of the pipe 32, and a temperature controller (controller) for controlling the energizing and heating operation of the electric heater 44 in accordance with an output signal TS from the temperature sensor 46 ) 48.
【0340】冷却部42は、レーザ発振部10より排出
または回収された純水CWの温度を適当な水温まで下げ
るためにこの純水CWとこれよりも低温の一次側冷却媒
体CMとの間で熱交換を行う熱交換器50と、この熱交
換器50に一次側冷却媒体CMを供給する冷却器52と
で構成される。一次側冷却媒体CMは、水冷式の場合は
市水または施設内循環水でよく、蒸発式または冷凍式の
場合は冷媒ガス(ハイドロ・フルオロ・カーボン:HF
Cまたはハイドロ・クロロ・フルオロ・カーボン:HC
FC等)でよい。In order to lower the temperature of the pure water CW discharged or recovered from the laser oscillating unit 10 to an appropriate water temperature, the cooling unit 42 is provided between the pure water CW and the primary cooling medium CM having a lower temperature. The heat exchanger 50 includes a heat exchanger 50 that performs heat exchange, and a cooler 52 that supplies the primary-side cooling medium CM to the heat exchanger 50. The primary side cooling medium CM may be city water or facility circulating water in the case of a water-cooled type, and a refrigerant gas (hydro-fluorocarbon: HF) in the case of an evaporative or refrigerated type.
C or hydrochlorofluorocarbon: HC
FC etc.).
【0350】冷却器52は、水冷式の場合は電磁(開
閉)弁を内蔵し、冷凍式の場合は圧縮器や凝縮器等を内
蔵する。本レーザ加工装置に電源が入っている間、冷却
器52は熱交換器50に一次側冷却媒体CMを間断なく
連続的に供給し、したがって冷却部42はその冷却動作
を間断なく連続的に行う。The cooler 52 incorporates an electromagnetic (open / close) valve in the case of a water-cooled type, and incorporates a compressor and a condenser in the case of a refrigeration type. While the power of the laser processing apparatus is turned on, the cooler 52 continuously supplies the primary-side cooling medium CM to the heat exchanger 50 without interruption, and therefore, the cooling unit 42 performs its cooling operation continuously without interruption. .
【0360】本実施例の温度調節機構は、冷却水供給部
24内の純水CWに対して冷却部42による冷却と電熱
器44による加熱とを併用して温調を行う。このため、
冷却部42における冷却力は、加熱を行わない従来装置
よりも強めに設定される。The temperature control mechanism of this embodiment controls the temperature of the pure water CW in the cooling water supply unit 24 by using both the cooling by the cooling unit 42 and the heating by the electric heater 44. For this reason,
The cooling power in the cooling unit 42 is set to be stronger than that of the conventional device that does not perform heating.
【0370】電熱器44は、通電して発熱する素子たと
えば電熱線を有している。この実施例では、タンク26
内に沈められるため、該電熱線を熱伝導率の高い絶縁性
の材質たとえばセラミックからなる密閉ケース内に収容
してよい。The electric heater 44 has an element that generates heat when energized, for example, a heating wire. In this embodiment, the tank 26
The heating wire may be accommodated in a closed case made of an insulating material having high thermal conductivity, for example, ceramic.
【0380】温度センサ46は、たとえば熱電対または
サーミスタからなり、配管32内を流れる純水CWの温
度を表す電気信号(水温検出信号)TSを出力する。な
お、配管32には、温度センサ46の外に導電度センサ
54や圧力センサ(図示せず)等のセンサも取り付けら
れている。The temperature sensor 46 is composed of, for example, a thermocouple or a thermistor, and outputs an electric signal (water temperature detection signal) TS representing the temperature of the pure water CW flowing in the pipe 32. In addition to the temperature sensor 46, sensors such as a conductivity sensor 54 and a pressure sensor (not shown) are also attached to the pipe 32.
【0390】温度制御部48は、温度センサ46からの
水温検出信号TSを受け取り、後述するように、この水
温検出信号TSを設定温度に対応した基準値と比較し
て、その比較誤差に応じてパルス幅変調方式により電熱
器44の単位時間当たりの通電期間を制御するようにな
っている。The temperature control unit 48 receives the water temperature detection signal TS from the temperature sensor 46, and compares the water temperature detection signal TS with a reference value corresponding to the set temperature, as described later, and responds to the comparison error. The power supply period of the electric heater 44 per unit time is controlled by a pulse width modulation method.
【0400】図2に、温度制御部48の回路構成例を示
す。この温度制御部48は、温度センサ46からの温度
検出信号TSを所定の基準値と比較してその比較誤差を
表す誤差信号を発生する比較部60と、この比較部60
より得られる誤差信号の大きさに応じたパルス幅を有す
る通電制御パルスを一定周波数(たとえば5Hz)で出
力するパルス幅制御(PWM)回路62と、このPWM
回路62からの通電制御パルスに応じて電熱器44にお
けるオン(通電)/オフ(無通電)を制御する通電制御
部64とを備えている。FIG. 2 shows an example of a circuit configuration of the temperature control section 48. The temperature control unit 48 compares a temperature detection signal TS from the temperature sensor 46 with a predetermined reference value to generate an error signal indicating a comparison error between the temperature detection signal TS and the comparison unit 60.
A pulse width control (PWM) circuit 62 for outputting an energization control pulse having a pulse width corresponding to the magnitude of the obtained error signal at a constant frequency (for example, 5 Hz);
An energization control unit 64 that controls ON (energization) / OFF (non-energization) of the electric heater 44 according to an energization control pulse from the circuit 62 is provided.
【0410】比較部60は、比例増幅回路66、微分回
路68、加算回路70、基準値発生器72、比較回路7
4、積分回路76および加算回路78で構成されてい
る。The comparing section 60 includes a proportional amplifier circuit 66, a differentiating circuit 68, an adding circuit 70, a reference value generator 72, and a comparing circuit 7.
4. It is composed of an integrating circuit 76 and an adding circuit 78.
【0420】入力された温度検出信号TSが比例増幅回
路66で比例増幅されるとともに微分回路68で微分さ
れ、両回路66,68の出力信号が加算回路70で加え
合わせられたものが補正温度検出信号TS’として比較
回路74の一方の入力端子に入力される。比較回路74
の他方の入力端子には、基準値発生器72からの基準値
KSが入力される。この基準値KSは、レーザ発振部1
0に供給される直前の純水CWに対する設定温度に対応
した電圧レベルを有している。The input temperature detection signal TS is proportionally amplified by the proportional amplification circuit 66 and differentiated by the differentiation circuit 68. The output signal of both circuits 66 and 68 is added by the addition circuit 70 to obtain a corrected temperature detection signal. The signal TS ′ is input to one input terminal of the comparison circuit 74. Comparison circuit 74
The reference value KS from the reference value generator 72 is input to the other input terminal. This reference value KS is determined by the laser oscillation unit 1
It has a voltage level corresponding to the set temperature for the pure water CW immediately before being supplied to zero.
【0430】比較回路74は、両入力信号TS’,KS
の電圧レベルを比較して、その比較誤差または差分[K
S−TS’]が正であるときは(つまりKS>TS’の
ときは)その比較誤差の大きさを表す中間誤差信号δを
出力する。[0430] The comparing circuit 74 is provided with two input signals TS 'and KS.
Are compared, and the comparison error or difference [K
When S-TS '] is positive (that is, when KS>TS'), an intermediate error signal δ representing the magnitude of the comparison error is output.
【0440】なお、その比較誤差または差分[KS−T
S’]が負であるときは(KS<TS’のときは)、比
較回路74からは何も出力されない。つまり、純水CW
の水温が設定温度を越えている時は、比較回路74から
は中間誤差信号δが出力されず、これにより後段の通電
制御部64では電熱器44を通電発熱させないようにな
っている。Note that the comparison error or difference [KS-T
When S ′] is negative (when KS <TS ′), nothing is output from the comparison circuit 74. That is, pure water CW
When the water temperature exceeds the set temperature, the comparison circuit 74 does not output the intermediate error signal δ, so that the energization control section 64 in the subsequent stage does not energize the electric heater 44 to generate heat.
【0450】比較回路74からの中間誤差信号δは加算
回路78の一方の入力端子に入力されるとともに積分回
路76に入力され、積分回路76の出力信号が加算回路
78の他方の入力端子に入力される。これにより、加算
回路78は、中間誤差信号δにその積分値Σδを加え合
わせて得られる電圧信号を正規の誤差信号ΔEとして出
力する。The intermediate error signal δ from the comparison circuit 74 is input to one input terminal of the addition circuit 78 and is also input to the integration circuit 76, and the output signal of the integration circuit 76 is input to the other input terminal of the addition circuit 78 Is done. As a result, the adding circuit 78 outputs a voltage signal obtained by adding the integral value Σδ to the intermediate error signal δ as a normal error signal ΔE.
【0460】PWM回路62は、たとえば一定周波数の
鋸歯状波信号を発生する鋸歯状波発生回路と、比較部6
0からの誤差信号ΔEの電圧レベルと該鋸歯状波信号の
電圧レベルとを比較し、その大小関係に応じてHレベル
またはLレベルとなるような二値信号またはパルスを発
生するコンパレータとを含んでいる。PWM回路62の
該コンパレータより出力されるパルスは、通電制御パル
スCPとしてスイッチングトランジスタ80のベース端
子に与えられる。後述するように、この通電制御パルス
CPのHレベル期間は電熱器44の単位周期内の通電期
間を規定し、ひいては単位時間当たりの通電期間を規定
する。The PWM circuit 62 includes, for example, a saw-tooth wave generating circuit for generating a saw-tooth wave signal having a constant frequency,
A comparator for comparing a voltage level of the error signal ΔE from 0 with a voltage level of the sawtooth signal and generating a binary signal or a pulse having an H level or an L level according to the magnitude relation thereof; In. The pulse output from the comparator of the PWM circuit 62 is supplied to the base terminal of the switching transistor 80 as a conduction control pulse CP. As described later, the H-level period of the energization control pulse CP defines an energization period within a unit cycle of the electric heater 44, and thus defines an energization period per unit time.
【0470】スイッチングトランジスタ80とこれに直
列に接続されているフォトカプラ82は、PWM回路6
2からの通電制御パルスCPを通電制御部64に伝え
る。すなわち、通電制御パルスCPがHレベルの時は、
トランジスタ80がオンし、フォトカプラ82内で発光
ダイオード82aが発光してフォトトライアック82b
がオン状態になる。通電制御パルスCPがLレベルの時
は、トランジスタ80がオフになり、フォトカプラ82
内では発光ダイオード82aが発光せずフォトトライア
ック82bがオフになる。The switching transistor 80 and the photocoupler 82 connected in series to the switching transistor 80
2 is transmitted to the power supply control unit 64. That is, when the energization control pulse CP is at the H level,
The transistor 80 is turned on, the light emitting diode 82a emits light in the photocoupler 82, and the phototriac 82b
Is turned on. When the energization control pulse CP is at the L level, the transistor 80 is turned off and the photocoupler 82
Inside, the light emitting diode 82a does not emit light and the phototriac 82b is turned off.
【0480】通電制御部64は、電熱器44と商用交流
電源84との間に接続されたトライアック86と、交流
電源84からの交流電圧Vが50Hzまたは60Hzの
周波数でゼロレベルを横切るタイミングを検出するゼロ
クロス検出回路88と、上記PWM回路62からの通電
制御パルスCPとゼロクロス検出回路88からのゼロク
ロス検出信号ZSに応答してトライアック86のオン/
オフ状態を切り替える切替制御回路90とを有する。The power supply controller 64 detects the triac 86 connected between the electric heater 44 and the commercial AC power supply 84 and the timing at which the AC voltage V from the AC power supply 84 crosses the zero level at a frequency of 50 Hz or 60 Hz. The triac 86 is turned on / off in response to the energization control pulse CP from the PWM circuit 62 and the zero cross detection signal ZS from the zero cross detection circuit 88.
And a switching control circuit 90 for switching off state.
【0490】切替制御回路90は、フォトトライアック
82bのオン/オフ状態を通じて通電制御パルスCPの
論理レベルを監視し、パルスCPがHレベルになってい
る期間中にトライアック86をオン状態にして電熱器4
4を通電させる。The switching control circuit 90 monitors the logic level of the energization control pulse CP through the on / off state of the phototriac 82b, and turns on the triac 86 while the pulse CP is at the H level to turn on the electric heater. 4
4 is energized.
【0500】より正確には、パルスCPがHレベルにな
った直後にゼロクロス検出回路88で最初に交流電圧V
のゼロクロス点が検出された時(つまり最初のゼロクロ
ス検出信号ZSが発生された時)に、切替制御回路90
はトライアック86のゲート端子にオン制御信号RGを
与えてトライアック86をターンオンさせる。トライア
ック86がオン状態になると、交流電源84からの交流
電圧V(電力)がトライアック86を介して電熱器44
に供給され、電熱器44が通電して発熱する。More precisely, immediately after the pulse CP goes to the H level, the zero-cross detection circuit 88 first detects the AC voltage V
Is detected (ie, when the first zero-crossing detection signal ZS is generated), the switching control circuit 90
Supplies an ON control signal RG to the gate terminal of the triac 86 to turn on the triac 86. When the triac 86 is turned on, the AC voltage V (electric power) from the AC power source 84 is supplied to the electric heater 44 via the triac 86.
And the electric heater 44 is energized to generate heat.
【0510】その後、パルスCPがHレベルからLレベ
ルに立ち下がると、これに応答して切替制御回路90は
該オン制御信号RGの供給を止める。これにより、トラ
イアック86はその直後のゼロクロス点で自動的にオフ
状態に切り替わる。トライアック86がオフ状態になる
と、交流電源84からの交流電圧Vの供給が断たれ、電
熱器44の通電発熱が中断する。Thereafter, when the pulse CP falls from the H level to the L level, in response to this, the switching control circuit 90 stops supplying the ON control signal RG. As a result, the triac 86 is automatically switched to the off state at the zero cross point immediately after the triac 86. When the triac 86 is turned off, the supply of the AC voltage V from the AC power supply 84 is cut off, and the heating of the electric heater 44 is interrupted.
【0520】そして、通電制御パルスCPが再びHレベ
ルになると上記と同様の切替制御によって電熱器44の
通電発熱が再開し、パルスCPがLレベルに戻ると上記
と同様の切替制御によって電熱器44の通電発熱が止ま
る。電熱器44の通電発熱が止まる。[0520] When the energization control pulse CP goes to the H level again, the energization and heat generation of the electric heater 44 is resumed by the same switching control as described above, and when the pulse CP returns to the L level, the electric heater 44 is subjected to the same switching control as described above. Heating of the electricity stops. The heating of the electric heater 44 stops.
【0530】このようにして、一定周波数(5Hz)で
与えられる通電制御パルスCPのパルス幅に応じて電熱
器44が通電発熱することにより、タンク26内の純水
CWに対する電熱器44の加熱動作がPWM制御方式で
実質的に間断なく連続的に行われる。In this manner, the electric heater 44 is energized and generates heat in accordance with the pulse width of the energization control pulse CP given at a constant frequency (5 Hz), so that the heating operation of the electric heater 44 with respect to the pure water CW in the tank 26 is performed. Is performed continuously without interruption by the PWM control method.
【0540】図3は、本実施例の温度調節機構の作用を
示すものであり、たとえば純水CWの水温が設定温度よ
りもかなり低くなっている状態から電熱器44の運転を
開始させた場合の各部の波形を示す。図3において、
(A) はPWM回路62より出力される通電制御パルスの
波形、(B) は商用交流電源84より供給される交流電圧
Vの波形、(C) は電熱器44における通電の波形、(D)
は比較部60より得られる誤差信号△Eの波形、(E) は
温度センサ46によって検出される純水CWの実際の温
度の波形である。FIG. 3 shows the operation of the temperature control mechanism of the present embodiment, for example, when the operation of the electric heater 44 is started from a state in which the temperature of the pure water CW is considerably lower than the set temperature. The waveforms of the respective parts are shown. In FIG.
(A) is the waveform of the energization control pulse output from the PWM circuit 62, (B) is the waveform of the AC voltage V supplied from the commercial AC power supply 84, (C) is the waveform of the energization in the electric heater 44, (D)
Is a waveform of the error signal ΔE obtained from the comparison unit 60, and (E) is a waveform of the actual temperature of the pure water CW detected by the temperature sensor 46.
【0550】上記のように、本実施例の固体レーザ加工
装置では、レーザ発振部10に純水CWを供給する冷却
水供給部24において、純水CWを冷却する冷却部42
と純水CWを加熱する電熱器44とを設け、冷却部42
にはオープンループ式の連続運転を行わせる一方で、電
熱器44には閉ループ式(フィードバック式)の連続運
転を行わせる。特に、電熱器44については、温度セン
サ46および温度制御部48によりPWM制御方式で単
位周期毎の通電時間ひいては単位時間当たりの通電時間
を可変制御することにより、高速かつ精細に単位時間毎
の通電発熱量またはジュール熱を可変制御する。これに
よって、冷却水供給部24内で純水CWは高い精度で設
定温度に温調される。As described above, in the solid-state laser processing apparatus of this embodiment, the cooling section 42 for cooling the pure water CW in the cooling water supply section 24 for supplying the laser oscillation section 10 with the pure water CW.
And an electric heater 44 for heating the pure water CW.
Performs the continuous operation of the open loop type, while causing the electric heater 44 to perform the continuous operation of the closed loop type (feedback type). In particular, for the electric heater 44, the temperature sensor 46 and the temperature control unit 48 variably control the energizing time per unit cycle and, consequently, the energizing time per unit time by the PWM control method, so that the energizing time per unit time can be quickly and precisely adjusted. The heating value or Joule heat is variably controlled. As a result, the temperature of the pure water CW in the cooling water supply unit 24 is adjusted to the set temperature with high accuracy.
【0560】そして、このように高精度で設定温度に温
調された純水CWがレーザ発振部10に供給されること
により、レーザ発振部10内で励起ランプ12およびY
AGロッド14が所定温度の下で安定に動作することが
でき、レーザ発振部10より所期のレーザ出力を有する
レーザ光LBが安定して得られる。その結果、被加工物
に対するレーザ加工(たとえば溶接、マーキング、切断
等)において良好な加工品質が得られる。The pure water CW whose temperature has been adjusted to the set temperature with high precision is supplied to the laser oscillation section 10 so that the pump lamp 12 and the Y
The AG rod 14 can operate stably at a predetermined temperature, and the laser beam LB having an intended laser output can be stably obtained from the laser oscillation unit 10. As a result, good processing quality can be obtained in laser processing (for example, welding, marking, cutting, etc.) on the workpiece.
【0570】さらに、本実施例では、通電制御部64に
トライアック86からなる通電スイッチング手段を設け
るとともに、電源電圧Vのゼロクロス点のタイミングを
検出するゼロクロス検出回路88を設け、切替制御回路
90の切替制御において電熱器44の通電開始時点およ
び終了時点を電源電圧Vのゼロクロス点に合わせてい
る。これにより、通電スイッチング手段(トライアック
86)からスイッチング・ノイズが出るのを効果的に防
止ないし低減することができる。したがって、付近の制
御回路の安定動作を確保し、この点でも高品質のレーザ
加工を保証することができる。Further, in this embodiment, the energization control section 64 is provided with energization switching means including a triac 86, and a zero cross detection circuit 88 for detecting the timing of the zero cross point of the power supply voltage V is provided. In the control, the power supply start and end times of the electric heater 44 are adjusted to the zero cross point of the power supply voltage V. As a result, it is possible to effectively prevent or reduce the occurrence of switching noise from the energization switching means (triac 86). Therefore, stable operation of the control circuit in the vicinity can be ensured, and also in this respect, high-quality laser processing can be guaranteed.
【0580】図4に、上記のような通電スイッチングの
切替制御に関する比較例として、位相制御方式による通
電波形を示す。この方式は、交流電源電圧の各サイクル
毎に通電開始のタイミングta を可変制御することによ
って、実効(平均)電流値を制御するものである。しか
し、この方式では、概して交流電圧波形の腹部(電圧の
絶対値が比較的高い状態の期間)でスイッチングを行う
ことになるため、サージ電流が生じやすく、ノイズの発
生が問題となる。FIG. 4 shows an energization waveform by a phase control method as a comparative example regarding the above-described energization switching control. In this method, the effective (average) current value is controlled by variably controlling the energization start timing ta for each cycle of the AC power supply voltage. However, in this method, switching is generally performed in the abdomen of the AC voltage waveform (a period in which the absolute value of the voltage is relatively high), so that a surge current is likely to occur, and there is a problem of generation of noise.
【0590】これに対して、本発明によるゼロクロス・
スイッチング方式では、図5に示すように、常に交流電
圧波形の節またはゼロクロス点(電圧がゼロとなる時
点)付近でスイッチングを行うため、サージ電流やノイ
ズの問題を解消できる。[0590] On the other hand, the zero-cross
In the switching method, as shown in FIG. 5, switching is always performed near a node of the AC voltage waveform or near a zero crossing point (at which point the voltage becomes zero), so that the problem of surge current and noise can be solved.
【0600】なお、本実施例の温度制御部48では、比
較部60に、比例増幅回路66、微分回路68および積
分回路76を設け、いわゆるPID制御により、急速調
整および精密調整を可能としている。すなわち、純水C
Wの水温の急激な変化に対しては微分回路68の作用で
迅速に応答することができ、定常状態では積分回路76
の作用によって純水CWの水温を設定温度に可及的に近
付けられるようになっている。In the temperature control section 48 of the present embodiment, the comparison section 60 is provided with a proportional amplification circuit 66, a differentiation circuit 68 and an integration circuit 76, so that rapid adjustment and precision adjustment can be performed by so-called PID control. That is, pure water C
A rapid change in the water temperature of W can be quickly responded to by the operation of the differentiation circuit 68, and in the steady state, the integration circuit 76
, The temperature of the pure water CW can be made as close as possible to the set temperature.
【0610】次に、本発明の別の特徴について説明す
る。上記した温度制御部48では、PWM回路62によ
って、電熱器44の単位時間当たりの通電期間を制御す
るための通電制御パルスCPを生成した。Next, another feature of the present invention will be described. In the temperature control unit 48 described above, the PWM circuit 62 generates the power supply control pulse CP for controlling the power supply period of the electric heater 44 per unit time.
【0620】本発明の別の実施例によれば、このPWM
回路62に代えて、図6に示すような電圧−周波数変換
器90と単安定マルチバイブレータ92との組み合わせ
を用いる。According to another embodiment of the present invention, the PWM
Instead of the circuit 62, a combination of a voltage-frequency converter 90 and a monostable multivibrator 92 as shown in FIG. 6 is used.
【0630】電圧−周波数変換器90は、入力アナログ
信号(δE)の電圧レベルに応じて周波数が変化するよ
うなパルス列(FS)を出力する回路であって、図7に
示すように入力電圧(δE)の電圧レベルが大きくなる
ほど出力パルス(FS)の周波数が高くなるという入出
力特性を有している。単安定マルチバイブレータ92
は、入力パルス(FS)の立ち上がりに応動して一定パ
ルス幅の出力パルス(CP’)を発生する。この単安定
マルチバイブレータ92からの出力パルスCP’が通電
制御パルスとして通電制御部64に与えられる。The voltage-frequency converter 90 is a circuit that outputs a pulse train (FS) whose frequency changes in accordance with the voltage level of the input analog signal (δE). As shown in FIG. It has input / output characteristics such that the higher the voltage level of δE), the higher the frequency of the output pulse (FS). Monostable multivibrator 92
Generates an output pulse (CP ′) having a constant pulse width in response to the rise of the input pulse (FS). The output pulse CP ′ from the monostable multivibrator 92 is given to the energization control unit 64 as an energization control pulse.
【0640】この実施例において、たとえば比較部60
からの誤差信号δEの電圧レベルが大きくなると(つま
り設定温度に対する純水CWの水温の温度差または誤差
が大きくなると)、図8に示すように、電圧−周波数変
換器90より出力される周波数パルスFSの周波数が高
くなり、単安定マルチバイブレータ92より出力される
通電制御パルスCP’の単位時間当たりの個数(パルス
レート)が増大する。In this embodiment, for example, comparison section 60
As shown in FIG. 8, when the voltage level of the error signal δE from the input signal increases (that is, when the temperature difference or error between the pure water CW and the set temperature increases), the frequency pulse output from the voltage-frequency converter 90 is increased. The frequency of FS increases, and the number (pulse rate) of energization control pulses CP ′ output from the monostable multivibrator 92 per unit time increases.
【0650】水温の誤差がさらに大きくなると、単安定
マルチバイブレータ92からの通電制御パルスCP’は
つながってしまう。この時、通電スイッチング手段(ト
ライアック86)はオン状態にクランプされ、電熱器4
4において電流が流れっ放しになる。つまり、設定温度
に対して実水温が低すぎるときは、電熱器44には電流
が流れっ放しで供給され、電熱器44の単位時間当たり
の通電発熱量または加熱力が最大となる。If the error in the water temperature is further increased, the energization control pulse CP ′ from the monostable multivibrator 92 is connected. At this time, the energizing switching means (triac 86) is clamped in the on state, and the electric heater 4
At 4, the current is left flowing. That is, when the actual water temperature is too low with respect to the set temperature, the electric current is supplied to the electric heater 44 without any current flow, and the amount of heat generation or heating power of the electric heater 44 per unit time becomes maximum.
【0660】このような電圧−周波数変換器90と単安
定マルチバイブレータ92との組み合わせによって、よ
り簡便で低コストな通電制御パルス発生回路を構成する
ことができる。By combining such a voltage-frequency converter 90 and a monostable multivibrator 92, a simpler and lower-cost energization control pulse generation circuit can be configured.
【0670】上記した実施例では冷却部42を純水回収
用配管34,36の途中に設けた。しかし、図9に示す
ように、冷却部42の熱交換器50をタンク26の中に
配置してもよい。また、本発明における冷却手段は、上
記実施例のような2つの冷却媒体間で熱交換を行わせる
熱交換式の冷却手段に限定されるものではなく、たとえ
ば空冷ファンやペルチェ効果素子等も使用可能である。In the above embodiment, the cooling section 42 is provided in the middle of the pure water recovery pipes 34, 36. However, as shown in FIG. 9, the heat exchanger 50 of the cooling unit 42 may be arranged in the tank 26. Further, the cooling means in the present invention is not limited to a heat exchange type cooling means for exchanging heat between two cooling media as in the above-described embodiment. For example, an air cooling fan or a Peltier effect element may be used. It is possible.
【0680】また、上記実施例では電熱器44をタンク
26内に沈めているが、タンク26の外に電熱手段を配
置してタンク壁面を通してタンク内の純水CWを加熱す
る構成も可能である。あるいは、配管(たとえば30)
の周囲に電熱手段を配置し、配管(30)を流れる途中
で純水CWを加熱することも可能である。電熱手段は電
熱線に限らず、たとえばPTC素子のような抵抗発熱体
も使用可能である。In the above embodiment, the electric heater 44 is submerged in the tank 26. However, it is also possible to arrange electric heating means outside the tank 26 to heat the pure water CW in the tank through the tank wall. . Alternatively, piping (for example, 30)
It is also possible to arrange an electric heating means around the heater and heat the pure water CW while flowing through the pipe (30). The heating means is not limited to the heating wire, and a resistance heating element such as a PTC element can be used.
【0690】本発明におけるレーザ冷却用の冷却媒体と
して、純水CWは一例にすぎず、任意の冷却媒体(液
体、気体)が使用可能である。レーザ発振部の方式およ
び構成も任意に変形・選択が可能である。As the cooling medium for laser cooling in the present invention, pure water CW is merely an example, and any cooling medium (liquid, gas) can be used. The method and configuration of the laser oscillation unit can be arbitrarily modified and selected.
【0700】本発明は固体レーザ装置、特にYAGレー
ザ加工装置のような固体レーザ加工装置に適用して好適
であるが、他の方式のレーザ装置にも適用可能である。The present invention is preferably applied to a solid-state laser device, particularly a solid-state laser processing device such as a YAG laser processing device, but can also be applied to other types of laser devices.
【0710】[0710]
【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、レーザ発振部に供給する冷却媒体を温調す
るために、冷却手段と電熱手段とを併用し、電熱手段の
通電発熱をフィードバック方式で制御することによって
冷却媒体の温度を設定温度に一致させるようにしたの
で、簡便かつ低コストな構成によって精細かつ安定な温
度調節が可能であり、設定通りのレーザ出力を安定して
得ることができる。As described above, according to the laser apparatus of the present invention, in order to control the temperature of the cooling medium supplied to the laser oscillation section, the cooling means and the electric heating means are used in combination, and the electric heating means generates heat. The temperature of the cooling medium is made to match the set temperature by controlling the temperature of the cooling medium by the feedback method, so that the temperature can be precisely and stably adjusted by a simple and low-cost configuration, and the laser output according to the setting can be stabilized. Obtainable.
【0720】また、電熱手段に対する通電スイッチング
に際しては、通電の開始時点および終了時点を交流電圧
のゼロクロス点に合わせるようにしたので、ノイズの発
生を効果的に防止することが可能であり、安定動作を保
証することができる。Also, at the time of energization switching for the electric heating means, the start and end points of energization are set to the zero cross point of the AC voltage, so that it is possible to effectively prevent the generation of noise and to achieve stable operation. Can be guaranteed.
【0730】また、電熱手段の単位時間当たりの通電期
間を規定する通電制御パルスを得るための回路をより簡
便かつ低コストな構成で実現することも可能である。Also, a circuit for obtaining an energization control pulse for defining an energization period per unit time of the electric heating means can be realized with a simpler and lower cost configuration.
【図1】本発明の一実施例による固体レーザ加工装置の
要部の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of a solid-state laser processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
【図2】実施例の固体レーザ加工装置における温度制御
部の回路構成例を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a circuit configuration example of a temperature control unit in the solid-state laser processing apparatus according to the embodiment.
【図3】実施例における温度制御部の作用を説明するた
めの各部の波形を示す波形図である。FIG. 3 is a waveform chart showing waveforms of respective units for explaining an operation of a temperature control unit in the embodiment.
【図4】電熱器の通電スイッチング制御のための比較例
としての位相制御方式の作用を示す波形図である。FIG. 4 is a waveform chart showing the operation of a phase control method as a comparative example for controlling the energization switching of the electric heater.
【図5】電熱器の通電スイッチング制御のための本発明
によるゼロクロス・スイッチング方式の作用を示す波形
図である。FIG. 5 is a waveform diagram showing the operation of the zero-cross switching system according to the present invention for controlling the energization switching of the electric heater.
【図6】別の実施例による通電制御パルス生成回路の構
成を示すブロック図である。FIG. 6 is a block diagram illustrating a configuration of an energization control pulse generation circuit according to another embodiment.
【図7】図6のパルス生成回路に使用される電圧−周波
数変換回路の入出力特性を示す図である。7 is a diagram showing input / output characteristics of a voltage-frequency conversion circuit used in the pulse generation circuit of FIG.
【図8】図6のパルス生成回路の作用を示す波形図であ
る。FIG. 8 is a waveform chart showing an operation of the pulse generation circuit of FIG. 6;
【図9】変形例による固体レーザ装置の要部の構成を示
すブロック図である。FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration of a main part of a solid-state laser device according to a modification.
【図10】従来の固体レーザ装置におけるレーザ冷却機
構の典型的な構成を示すブロック図である。FIG. 10 is a block diagram showing a typical configuration of a laser cooling mechanism in a conventional solid-state laser device.
【図11】従来の固体レーザ装置におけるレーザ冷却機
構の別の構成を示すブロック図である。FIG. 11 is a block diagram showing another configuration of a laser cooling mechanism in a conventional solid-state laser device.
10 レーザ発振部 22 レーザ電源部 24 冷却水供給部 26 タンク 30,32,34,36 配管 42 冷却部 44 電熱器 46 温度センサ 48 温度制御部 60 比較部 62 PWM回路 64 通電制御部 86 トライアック 88 ゼロクロス検出回路 90 切替制御回路 Reference Signs List 10 laser oscillation section 22 laser power supply section 24 cooling water supply section 26 tank 30, 32, 34, 36 pipe 42 cooling section 44 electric heater 46 temperature sensor 48 temperature control section 60 comparison section 62 PWM circuit 64 conduction control section 86 triac 88 zero cross Detection circuit 90 Switching control circuit
Claims (6)
給手段と、 前記レーザ発振部の外で前記冷却媒体を冷却する冷却手
段と、 前記レーザ発振部の外で通電して発熱することにより前
記冷却媒体を加熱する電熱手段と、 前記冷却媒体の温度を検出する温度センサと、 前記レーザ発振部に供給される前記冷却媒体の温度を設
定温度に一致させるよう前記温度センサの出力信号にし
たがって前記電熱手段の単位時間当たりの通電期間を制
御する温度制御手段とを具備するレーザ装置。A laser oscillator that generates a laser beam; a cooling medium supply unit that circulates a cooling medium to the laser oscillation unit; a cooling unit that cools the cooling medium outside the laser oscillation unit; An electric heating means for heating the cooling medium by generating heat by energizing outside the laser oscillation section; a temperature sensor for detecting a temperature of the cooling medium; and setting a temperature of the cooling medium supplied to the laser oscillation section. A laser device comprising: a temperature control unit that controls an energization period per unit time of the electric heating unit according to an output signal of the temperature sensor so as to match a temperature.
出力信号を前記設定温度に対応した基準値と比較してそ
の比較誤差を表す誤差信号を発生する比較手段と、前記
比較手段からの誤差信号の大きさに応じたパルス幅を有
する通電制御パルスを一定周波数で出力するパルス幅制
御手段と、前記パルス幅制御手段からの通電制御パルス
に応じて前記電熱手段における通電のオン/オフを制御
する通電制御手段とを有することを特徴とする請求項1
に記載のレーザ装置。2. A comparison means for comparing an output signal of the temperature sensor with a reference value corresponding to the set temperature to generate an error signal representing the comparison error, and an error from the comparison means. Pulse width control means for outputting an energization control pulse having a pulse width corresponding to the magnitude of a signal at a constant frequency, and controlling on / off of energization in the electric heating means in accordance with the energization control pulse from the pulse width control means 2. An electric power supply control means, comprising:
3. The laser device according to 1.
出力信号を前記設定温度に対応した基準値と比較してそ
の比較誤差を表す誤差信号を発生する比較手段と、前記
比較手段からの誤差信号の電圧レベルに応じて周波数が
変化するような周波数パルスを出力する電圧−周波数変
換手段と、前記電圧−周波数変換手段からの周波数パル
スに応動して一定のパルス幅を有する通電制御パルスを
出力する単安定マルチバイプレータと、前記単安定マル
チバイプレータからの通電制御パルスに応じて前記電熱
手段における通電のオン/オフを制御する通電制御手段
とを有することを特徴とする請求項1に記載のレーザ装
置。3. A comparison means for comparing the output signal of the temperature sensor with a reference value corresponding to the set temperature to generate an error signal representing the comparison error, and an error from the comparison means. Voltage-frequency conversion means for outputting a frequency pulse whose frequency changes according to the voltage level of the signal; and an energization control pulse having a constant pulse width in response to the frequency pulse from the voltage-frequency conversion means. 2. A monostable multivibrator, comprising: an energization control unit that controls on / off of energization in the electric heating unit according to an energization control pulse from the monostable multivibrator. Laser device.
流電源との間に接続されたスイッチ手段と、前記交流電
源からの交流電圧がゼロレベルを横切るタイミングを検
出するゼロクロス検出手段と、前記通電制御パルスによ
って規定されるオン時間の開始直後に前記ゼロクロス検
出手段からのゼロクロス検出信号に応動して前記スイッ
チ手段をオフ状態からオン状態に切り替えるとともに、
前記オン時間の終了によって前記スイッチ手段をオン状
態からオフ状態に切り替える切替制御手段とを有するこ
とを特徴とする請求項2または3に記載のレーザ装置。4. The power supply control means includes: switch means connected between the electric heating means and an AC power supply; zero cross detection means for detecting a timing at which an AC voltage from the AC power supply crosses a zero level; Immediately after the start of the on-time defined by the energization control pulse, the switch means is switched from the off state to the on state in response to the zero-cross detection signal from the zero-cross detection means,
The laser device according to claim 2, further comprising: a switching control unit configured to switch the switch unit from an on state to an off state when the on-time ends.
連続的に行うことを特徴とする請求項1〜4のいずれか
に記載のレーザ装置。5. The laser device according to claim 1, wherein said cooling means performs the cooling operation continuously without interruption.
りも低温の別系統の冷却媒体との間で熱交換を行わせて
前記冷却媒体の温度を下げる熱交換手段を有することを
特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載のレーザ装
置。6. The cooling means includes a heat exchange means for causing heat exchange between the cooling medium and a cooling medium of a different system lower than the cooling medium to lower the temperature of the cooling medium. The laser device according to claim 1.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27038397A JPH1197769A (en) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | Laser device |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP27038397A JPH1197769A (en) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | Laser device |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1197769A true JPH1197769A (en) | 1999-04-09 |
Family
ID=17485504
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27038397A Pending JPH1197769A (en) | 1997-09-18 | 1997-09-18 | Laser device |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1197769A (en) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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KR101043156B1 (en) | 2008-12-23 | 2011-06-21 | 두산디에스티주식회사 | Chiller for high energy solid state laser device |
EP2846347A1 (en) | 2013-06-26 | 2015-03-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Object information acquiring apparatus and laser apparatus |
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-
1997
- 1997-09-18 JP JP27038397A patent/JPH1197769A/en active Pending
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