JPS58147185A - 無声放電励起レ−ザ−装置 - Google Patents

無声放電励起レ−ザ−装置

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JPS58147185A
JPS58147185A JP3040782A JP3040782A JPS58147185A JP S58147185 A JPS58147185 A JP S58147185A JP 3040782 A JP3040782 A JP 3040782A JP 3040782 A JP3040782 A JP 3040782A JP S58147185 A JPS58147185 A JP S58147185A
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silent discharge
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Yoshihide Kanehara
好秀 金原
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01SDEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S3/00Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
    • H01S3/09Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
    • H01S3/097Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
    • H01S3/09705Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser with particular means for stabilising the discharge

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は無声放電励起レーザー装置に関するものであ
り、特に無声放電々力の制御における安定性及び信頼性
の向上を計った無声放電励起レーザー装置に関するもの
である。
従来、この種の装置として第1図に示すものがあった。
図において、3相交流電圧は整流回路(2)により@流
電圧に変換され、平滑回路(3)により電圧の脈動が少
なくされる。ここで整流回路(2)は。
第2図に示すように、6個の整流器(5)によ抄構成き
れ、3相交流を全波整流している。また。
平滑回路(3)は、第3図に示すようにリアクトル(6
)とコンデンサ(7)により構成されている。
インバータ(81Fi、第4図に示すように、真空管、
サイリスタ、FBT、S工T またはトランジス1夕等
の複数の電気スイッチ(9)により構成され。
4個の電気スイッチ(91のON時間が制御されること
により出力tRが制御されるものであり。
動作胸波数が19(lKHg  程度の単相インバータ
である。このインバータ(8)は、@流入力電流検出器
a・の検出信号と電流設定装fItallのt流膜定入
力との差をとり、この差信号を増幅器12により増幅し
た信号により電気スイッチ(9)の導通率を制御するこ
とにより出力電力が制御され、インバータ(8)の@流
入力taが電流設定入力αDとと同じ値になるように制
御される。インバータ(8)の出力電圧は昇圧トランス
α3により電圧が昇圧され9表面が誘電体に慢れた1対
の電極(14A)、 (14B)  にこの昇圧電圧が
加えられ、電極(14ム)l(14B)間に無声放電O
Sを生じさせる。
また、容器C1e内Vr−はレーザー媒質ガス面を満し
てあり、無声放11asによりレーザー媒質ガス面を励
起することにより、無声放電(Is部分をはさんで対向
して配置された全反射鏡a目と部分透過鏡α曽とからな
る共蚕器によりレーザー発蛋を起し、レーザー元朝を部
分透過鏡■から摩り出しレーザー加工等に使用する。
従来の無声放電励起レーザー装置は以上のように構成さ
れているので、インバータ(81のt115を入力電流
を直流入力電流検出器0Iにより検出し一定に制御して
も、インバータ(8)の内渡入力電力に対する交流出力
電力の比、すなわち電力変換効率か豫・化した秒、トラ
ンス0の入力電力に対する電極(14A)、(14B)
への無声放電電力の比。
す−なわち市、力伝達効率が変化したりすると、無声放
電電力が変化し、レーザft、■の強さが安定しないと
いう欠点があった。
これはインバータ(8)を構成すrt電気スイッチ9)
がFITまたはトランジスタ等の半導体で構成されてい
るため、ON抵抗やON電圧、またはスイッチング損失
が温度条件によって変化することと、トランス0の巻線
抵抗や鉄心の損失の温度による変化に帰因するものであ
る。
着た。3相交流を源(りの電圧が変動した場合。
整流回路(2)がダイオード(5)により構成されてい
るので、整流回路(2)の直流出力電圧、すなわちイン
バータ(8)のM流入力電圧が変動するため。
インバータ(8)の直流入力電流を一定に制御しても@
流入力電力Fi変動してし1つという問題があった。
また、3相交流1!湯(11の電圧が高くなりすぎると
、インバータ(8)を構成する電気スイッチ(91の耐
電圧を越えてしまい、トランジスタ等の電気スイッチ(
9)を破壊してしまう等の欠点がおった。
この発明に、上記のような従来のものの欠点を除去する
ためになされたもので、インバータ(8)の直流入力電
圧を一定に制御し、またt極(14A)、(14B)に
流れる無声放″tlJsの電流を一定に制御することV
Cより0安定なレーザー出力を得ることができる無声放
電励起レーザー装置を提供することを目的としている。
以下、この発明の一実施例を図に基ついて説明する。第
5図はこの発明の一実施例装置it示し0図において、
3相交流′龜圧をコンバータ■により整流し、平滑回路
(3)により電圧の脈動を除去して面流麺圧全得る。こ
のコンバータ(ハ)の−例を第6図及び第7図に示す。
第6図に示すコンバータ@はサイリスタ等の6素子から
なる電気スイッチ口によ沙構敗され、3相交流の位相に
同期させて導通を制御することにより、直流出力電圧を
得るものである。このコンパ−タロは、コンバータ@か
らの@流出力電圧と直流電圧設定装置軸の設定値との差
を増幅器□□□により増幅し、コンバータ(支)の電気
スイッチ□□□の導通率を制御して、直流出力電圧が一
定に保たれるように制御される。また、第7図に示すコ
ンバーターは、交Iit電圧をダイオードωで整流した
後、トランジスタ等の電気スイッチ611とダイオード
(至)とによりチョッパ制御する構成であり。
スイッチングにより導通時間を制御することにより@流
出力電圧を制御するものである。
インバータ(8)はコンバータのの直流出力電圧を10
9KHz程度の交流電圧に変換するものであり、インバ
ータ(8)の出力電圧は昇圧トランス鰭により電圧が昇
圧され、この電圧が電極(14A)、(+4B)に加え
られ無声放電α9が発生させられる。この無声放電aS
の発生により生じた無声放電電流は、昇圧トランス■の
2次巻線の中点を分割して接続された電流検出回路(至
)により検出される。このt流検出回路■の一例を第8
図に示す。電流検出回路@はダ身オード(支)、コンデ
ンサ■及び抵抗GIIKより構成され、ダイオード固は
昇圧トランス勾の2次巻線に流れる交流電流を整流し、
コンデンサ(至)に直流電圧として充電する。コンデン
サ(至)の抽圧は抵抗(社)に流れ、無声放TjL電流
と抵抗(Illの棟による電圧が無声放電電流の検出値
として用いられる。この電流検出回路(至)は昇圧トラ
ンス罰の2次巻線のアース電位側に挿入されるため、他
の制御回路で電流検出回路銘の出力を利用−する時、絶
縁の必要が無く安全であるという特徴がある。 −また
、電流検出回路(2)としては、第9図に示す回路のも
のもあり、この回路は昇圧トランス□□□の2次巻線の
アース電位側にフェライトコア等で構成されたトランス
■を第8(9)の回路に挿入したもので、高圧回路と制
御回路が完全に絶縁され、さらに安全なものにすること
ができる。
無声放電電流は電流検出回路(至)により直流電圧信号
として検出され、無声放電電流設定装置Qの設定値との
電圧差を増幅器(至)により増幅しインバータ(8)の
−気スイッチ(9)の導通率を制御することにより無声
放xtiが一定に制御される。この回路によれ#′f、
インバータ(8)の効率またけ昇圧トランス(ハ)の損
失が変化しても無声放電電流を一定に制御することがで
き、またインバータ(8)の直流入力電圧もコンバータ
のにより一定に制御されているため無声放電電圧も安定
になる。したがって、無声放電力は3相交流電#(1)
の電圧変動の影会を受けないことになる。
また無声放電電流の変動も無いので高精度に安定にする
ことができ、したがってレーザー出力■を安定なものと
することができる効果がある。
インバータ(8)への直流入力電流を直流入力電流検出
器QQKよシ検出し、直流電流設定装置(至)の設定櫨
との差を増幅器(至)により増幅し、インバータ(8)
の直流入力電流が直流電圧設定装置軸の設定値を越えた
時にのみ、ダイオード(ロ)にヨシ無声放電電流設定装
置(至)の設定値を下けるように動作し、インバータ(
8)の直流入力電力の過大入力を防止し、昇圧トランス
勾の巻線の知略または電極(14A)、(14B)の絶
縁劣下等の事故に対してインバータ(8)またはコンバ
ータ勾に過大電流が流れないようにすることができ、装
置の損傷を防ぐことができる。また0巻線電圧検出器(
至)は昇圧トランス罰の2次巻線の近傍に巻いた3次巻
線(至)に発生する電圧を直流電圧に変換するもので、
高電圧の2次巻線に対して3次巻線(至)は低電圧でよ
く、シかも2次巻線と相似の電圧波形であるため、この
電圧を巻線電圧検出器(至)の−例である第10図のダ
イオード−とコンデンサ+411及び抵抗i42により
直流に変換すれば。
2次巻線電圧を容易に検出することができる。
この巻線電圧検出器(至)の信号と巻線電圧設定装置−
との電圧差を増幅器−により増幅し、昇圧トランス笥の
2次巻線電圧が巻[[圧設定装置143の設定値を越え
た時にのみダイオード四によシ無声放電電流設定装置(
至)の設定値を下げるように動作し、昇圧トランス固の
断線、昇圧トランス罰から電極(14A)、(14B)
へ至る電線の断線。
または無声放電aSが発生しない場合に昇圧トランス面
の2次巻線電圧が上昇して昇圧トランス−の巻l!!ま
たは電極(14A)、(14B)を絶縁破壊するのを未
然に防止することができる。
以上のように、この発明装置によれば、インバータの直
流入力電圧を一定に保ち、無声放電電数を制御し、また
保護機能としてインバータの直流人力tftまたは昇圧
トランスの2次巻線電圧が設定値を越えた時に無声放電
電流設定装置の設定値を下けるように構成したので、無
声放電電力を高精度に安定圧することができ、したがっ
てレーザー出力も安定なものとすることができ、昇圧ト
ランスや電極の短絡、絶縁劣下。
断線等の異常事態が生じても装置の損傷を防ぐことがで
きる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第11図は従来の無声放電励起レーザー装置を示す概念
図、第2図は整流回路の一例を示す図。 第3図は平滑回路の一例を示す図、第4図はインバータ
の一例を示す図、第5図はこの発明の一実施例を示す概
念図、第6図はコンバータの一例を示す図、第7図はコ
ンバータの他の一例を示す図、第8図は電流検出回路の
一例を示す回路図、第S図は電流検出回路の他の一例を
示す回路図、第10図は巻線電圧検出器の一例を示す図
である。 0)・・・3相交流、(2)・・・整流回路、(3)・
・・平滑回路。 +51.  @、  J  C1’11.  +451
.  +&I・・・ダイオード、  +61・・・リア
クトル、(7+、■、 KV・・・コンデンサ、(8)
・・・インバータ、 +91. C13,電気スイッチ
、αQ・・・直流入力電流検出器、αD・・・直R,l
l流設定装置、 G2. v。 (ロ)、■・・・増幅器、(13・・・昇圧トランスI
  (14A)@(14B)・・・電極、C9・・・無
声放電、0ト・・容器、C9・・・レーザー媒質カス、
a種・・・全反射鋭、0ト・・部分透過鏡、■・・・レ
ーザー元、 Gll、 !43・・・抵抗、G2・・・
トランス、■・・・コンバータ、■・・・電圧設定装置
。 □□□・・・昇圧トランス、@・・・を流検出回路、Q
・・・無声放電電流設定装置、(至)・・・直流入力電
流設定装置、Gl・・・巻線電圧検出器、(至)・・・
3次巻線、嘔・・・巻m電圧設定装置 なお図中同一符号は同一、又は相当部分を示す。 代理人 葛 野 信 −

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 交流電圧を直流電圧に変換するコンバータ。 上記コンバータの直流出力電圧を交流電圧に変換するイ
    ンバータ、上記インバータの交流出力電圧を昇圧するト
    ランス、上記トランスの2次側Iに接続され対向して配
    設され誘電体で覆われた一対の電極、上記一対の電極間
    に無声放電を発生させることにより励起されるレーザー
    媒質ガス、上記無声放電を介して対向して配設された全
    反射鏡と部分透過鏡とからなる共振器、上記無声放電の
    電流値を検出する電流検出装置、上記無声放電の電流値
    を設定する放1m流設定装置、上記電流検出装置の検出
    値が放電電流設定装置の設定値となるように上記インバ
    ータの出力電圧を制御するiut+装置を備えたことを
    特徴とする無声放電励起レーザー装置。
  2. (2)  電流検出装置はトランスの2次巻線の中漬を
    分割し巻線電流を全波整流することによシ検出するもの
    であることを特徴とする特許請求の範囲第+11項記載
    の無声放電励起レーザー装置。
  3. (3)  コンバータはコンバータの出力電圧がコンバ
    ータ出力電圧設定装置の設定値になるように制御されて
    いることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項または
    第(2)項に記載の無声放電励起レーザー装置。
  4. (4)放電電流設定装置の設定値はインバータへの入力
    を流が直流電流設定僧を越えたときに下けるように制御
    されることを特徴とする特許請求の範囲第(1)項乃至
    第(3)項のいずれかに記載の無声放電励起レーザー装
    置。
  5. (5)  放電電流設定装置の設定値はトランスの2次
    巻ktK圧が設定値を越えたときに下げるようVCii
    II御されることを特徴とする特許請求の範囲第(11
    項乃至第(4)項のいずれかに記載の無声放電励起レー
    ザー装置。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1988006809A1 (en) * 1987-03-03 1988-09-07 Fanuc Ltd Device for detecting output voltage of a laser oscillator
WO1988006810A1 (en) * 1987-03-03 1988-09-07 Fanuc Ltd Device for detecting output voltage of a laser oscillator
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