JPS60759B2

JPS60759B2 - 放電灯点灯装置

Info

Publication number: JPS60759B2
Application number: JP9160477A
Authority: JP
Inventors: 憲石川
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-07-30
Filing date: 1977-07-30
Publication date: 1985-01-10
Also published as: JPS5427278A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、例えばレーザ装置の光励起源として好適な放
電灯点灯装置に関する。

固体レーザを励起して発せられたレーザ光を被加工物に
照射して加工を行うレーザ装置がある。

例えば溶接装置にあっては、溶接物の材質・形状に応じ
た最適条件にレーザ光のパルス幅や強度、及び繰り返し
周期を調整している。この種の装置では、一般にレーザ
活性物質を放電灯（フラッシュランプ）の閃光発光によ
って励起するものが多く、上記閃光発光を制御すること
によってレーザ出力を制御するようにしている。第１図
はこのような放電灯点灯装置の一例を示す概略構成図で
ある。第１図において１は直流電源で、この電源１の出
力はィンダクタンス２を介し点弧開成されるＳＣＲ３，
４を介して充放電コンデンサ５，６にそれぞれ共振充電
される。

上記充放電コンデンサ５，６はダイオード７を介して一
方向に接続され、これらのコンデンサ５，６の充電電荷
は波形整形コイルを介して放電灯８に供給される。また
８ａは上記放電灯８のトリガー電極で、この電極８ａに
印加されるトリガー信号によって放電灯８が閃光放電す
る。この閃光放電はしーザロッド９に与えられ、レーザ
を励起している。このように構成された装置によればＳ
ＣＲ３，４を点弧してコンデンサ５，６の充電を行った
のちに放電灯８をトリガーすることによってパルス幅の
長い閃光発光、つまりレーザ光を得ることができる。

しかしながら、上記の如くパルス幅の長い閃光発光を得
る為には、コンデンサ５，６を容量を大きくしなければ
ならず、また高速充放電を繰り返えす為には、高速充放
電にも耐える油コ：／デンサのように損失の小さなコン
デンサであり、容積のわ切こは大形でまた大重量のもの
が必要とした。更にはィンダクタンス２の形状も大形化
する欠点があった。この為、従来装置では、充放電速度
を犠牲にして、コンデンサ５，６の４・形、ひいては装
置の小形化を図かるために小形で大容量の得られる電解
コンデンサを利用して小形化を図かつている。また、複
数個設けられた充放電コンデンサを交互に用いるように
した装置も考えられたが、上記複数個の充放電コンデン
サの特性のばらつきによって閃光発光強度がその都度変
化する等の問題があり、実用に適さなかった。ところが
近時「加工能率の向上、省力化等から、高速度でパルス
幅の長いレーザ光が、特に要求されるようになってきた
。しかしながら、上述した如く、種々の問題が多く、上
記要求を満たす装置は大掛りで「複雑・大形化した。ま
た装置の価格も非常に高くなり、広く利用することがで
きなかった。本発明はこのような事情を考慮してなされ
たもので、その目的とするところは、簡単な回路構成で
、充放電コンデンサの小形化をはかり、その上高速度繰
り返しが可能で、しかもパルス幅の長い閃光発光を得て
、例えばレーザ装置の励起源として効果的に供すること
のできる放電灯点灯装置を提供することにある。以下、
図面を参照して本発明装置の一実施例を説明する。

第２図は同実施例の概略構成図である。

図中１１は整流素子等で構成される直流電源である。こ
の直流電源１１には平滑用コンデンサ１２が接続され、
電源出力の変動分を平滑化している。この電源出力は、
ィンダクタンス１３を介して出力され、このィンダクタ
ンス出力は、ＳＣＲ１４を介して第１の充放電コンデン
サ１５を共振充電している。また前記ィンダクタンス出
力はＳＣＲ１６ａ，１６ｂを介して第２のコンデンサ群
としての充放電コンデンサ１７ａ，１７ｂをそれぞれ共
振充電している。なお、上記各ＳＣＲ１４，１６ａ，１
６ｂはサィリスタ点弧制御回路１８によって、それぞれ
点弧制御されるものである。なおサィｌｊスタ点弧制御
回路１８及びＳＣＲ１４，１６ａ，１６ｂの開成タイミ
ングについては後述する。そして前記充放電コンデンサ
１７ａ，１７ｂ、はダイオード１９ａ，１９ｂを介して
前記第１の充放電コンデンサ１５に電気的に一方向に接
続されている。なお図中２０は前記充放電コンデンサ１
５の共振充電用の補助インダクタンスである。そして、
前記第１の充放電コンデンサ１５には波形整形コイル２
１を介して放電灯（フラッシュランプ）２２が接続され
ている。しかしてこの放電灯２２のトリガー電極２２ａ
にトリガー信号を印加することによって放電灯２２は前
記充放電コンデンサ１５の放電電流によって閃光発光す
る。前記放電灯２２はしーザ装置のレーザロッド２３に
近接して対向設置されており、従って上託しーザロッド
２３は前記閃光発光によって励起され、レーザ光を発す
る。なお図中２４ａ，２４ｂはしーザロッド２３の前後
に配置された共振器ミラーで、２５は上記しーザ光の集
光レンズである。ところで、前記サィリスタ点弧制御回
路１８は、例えば第３図に示すように構成されている。

即ち、図中３１に示すスタートパルス発生回路は、放電
灯２２の閃光発光の繰り返し速度を定める所定周期のパ
ルス信号を出力している。このスタートパルス信号はゲ
ートパルス発生回路３２に入力されて前記ＳＣＲ１４を
点弧させると共に次の各部に入力されている。即ち、遅
延回路３３を介して遅延制御されたのち、ゲート回路３
４，３５に入力されている。これらのゲート回路３４，
３５は前記ＳＣＲ１６ａ，１６ｂをそれぞれ点弧するゲ
ートパルス発生回路３６，３７に夫々前記スタートパル
ス信号を入力するものである。また前記ゲート回路３４
，３５はフリップフロップ３８によって択一的に交互に
開成ごれるものである。このフリップフｏップ３８は前
記スタットパルス信号によって交互に反転するもので、
従って、スタットパルス信号が入力する都度、前記のよ
うにゲート回路３４，３５を交互に開成する。更にまた
、前記スタートパルス信号は遅延回路３９を介して遅延
制御されたのち、トリガー信号発生回路４０１こ入力さ
れている。このトリガー信号発生回路１４川ま前記放電
灯２２をトリガーして、閃光放電を開始させるものであ
る。しかして、ＳＣＲ１４は閃光放電の都度、点弧され
、充放電コンデンサー５は充放電を繰り返す。またＳＣ
Ｒ１６ａ，１６ｂは２回の閃光放電に対して交互に１回
づつ点弧され、従って充放電コンデンサ１７ａ，１７ｂ
は閃光放電の周期より長い周期を以つて充放電を繰り返
す。このように構成された装置は次のように作用する。

この作用を第４図を参照して説明する。第４図ａは、サ
ィリスタ点孤制御回路１８から発せられるゲートパルス
信号及びトリガー信号を時系列に示したもので「ａは
ＳＣＲ１４のゲートパルス信号、ｂはＳＣＲ１６ａのゲ
ートパルス信号、ｃはＳＣＲ１６ｂのゲートパルス信号
及び、ｄは放電灯２２のトリガー信号である。今、時刻
Ｔ，にゲートパルス信号ａが出力され、ＳＣＲ１４が点
弧開成されることによってコンデンサ１５には同図ｂ‘
こ示すように電荷が充電「される。しかるのち、時刻Ｌ
にゲートパルス信号ｂが出力され、ＳＣＲ１６ａが点弧
されてコンデンサ１７ａには同図ｃに示すように電荷が
充電される。そして放電灯２２にトリガー信号ｄが印加
されると、上記コンデンサ１５の電荷が急激に放電され
、続いてコンデンサー７ａの電荷が放電される。この放
電電流ＩＬは第４図ｅに示す如くなり、従ってパルス幅
の長い閃光放電を得ることができる。次に時刻Ｔ４にお
いて再度ゲートパルス信号ａが印加されることによって
、コンデンサ１５は高速度に充電される。

しかるのち、今度はゲートパルス信号ｃによってＳＣＲ
Ｉ＆が点弧開成され、コンデンサー７ｂが充電される。
このコンデンサ１７ｂの電圧波形を第４図ｄに示してい
る。そして、これらのコンデンサー５，１７ｂの充電電
荷はトリガー信号ｄによって時刻Ｌに放電され、従って
先に説明した時刻Ｔ３と同様な閃光発光を得ることがで
きる。かくして、放電灯２２はコンデンサ１５の放電及
び、コンデンサー７ａ，１７ｂの交互に繰り返えされる
放電とによって閃光発光する。

また前記コンヂンサ１５は比較的小容量でよく、従って
ペーパー油コンデンサなどでも大形にならずに済み、こ
れを使えば高速充放電に十分に耐え得る。また、コンデ
ンサ１７ａ，１７ｂは交互に使用される為に、閃光発光
の繰り返し周期に比して十分長い周期で充放電を繰り返
えせばよく、従って充電時間並びに放電時間の長くかか
る大容量のコンデンサを用いることができる。従って各
コンデンサの繰り返えしが遅くても閃光放電の繰り返し
周期を高速度にできると共に、１パルス幅を前記大容量
のコンデンサ１７ａ，１７ｂによって十分長くすること
ができる。即ち、コンデンサ１５の放電電流によって放
電灯２２を高速度に繰り返して閃光放電させ、またその
閃光放電をコンデンサ１７ａ，１７ｂの選択的な放電に
よって長い時間持続させることが可能となる。故にパル
ス幅が長く、且つ繰り返しの遠い閃光放電を得て、例え
ばレーザ加工装置に効果的に供することができる。しか
も、従来装置のように高速度繰り返しに耐えて大容量な
油コンデンサを利用した場合のように、重量が重く、し
かも容量のわりに大型なコンデンサを一切必要としない
で電解コンデンサなどの小形で大容量のコンデンサを利
用できる。従って装置の簡略化をはかることができ、小
形で軽量な装置を容易に実現し得る。また上記したよう
に本装置の制御は非常に簡単なものであり、設計が容易
で安価に製作することができる。ところで、第４図ｆに
放電電流波形の拡大図を示すが、このパルスの後段部、
つまり図中斜線で示す領域はコンデンサー７ａ，１７ｂ
の放電電流によるものである。

この為、上記領域の波形はコンデンサ１７ａ，１７ｂの
特性のばらつきによって多少変化する。しかしながら、
一般にレーザ溶接に用いる場合には、被溶接物の溶融は
しーザ出力の立上りによって殆んど定められてしまう。
そして、前記後段部のレーザ出力は上記溶融を維持する
にとどまり、加工条件に丸まど影響しない。従ってレー
ザ出力の後段部のばらつきによって加工状態が左右され
ることがなく、加工能率の良い、良好な加工を行うこと
ができる。つまり、上記ばらつきを殆んど無視すること
ができる。またコンデンサ１５の充電電圧を他のコンデ
ンサー７ａ，１７ｂの充電電圧より高く設定することに
よって、閃光発光の初期出力レベルを高めることができ
る。これは、レーザ加工において極めて好適なもので、
精度の高い加工を行うことが可能となる。なお本発明は
上記実施例に限定されるものではない。

上記実施例では、第２のコンデンサとして２つのコンデ
ンサを用い、交互に充放電を繰り返すようにしたが、複
数個であればよい。この場合、閃光発光の周期に比して
、その個数の分だけ順次充放電を繰り返えすようにする
ことができ、より大容量なコンデンサを用いることがで
きる。また放電灯２２を予め予備放電させて用いるよう
な装置にも適用できることは勿論である。要するに本発
明はその要旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施する
ことができる。以上詳述したように本発明によれば、充
放電コンデンサの小形化をはかると共に装置の簡略化を
はかり、その上、パルス幅が長く、高速度の繰り返し閃
光発光ができ、例えばレーザ装置の励起源として極めて
効果的に供することができる等の種々格別の利点を有す
る放電灯点灯装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来装置の一例を示す概略構成図、第２図は本
発明装置の一実施例を示す概略構成図、第３図はサィリ
スタ点弧制御回路の一例を示す構成図、第４図は同実施
例の作用を示す信号波形図である。１１・・・・・・直流電源、１３・・・・・・ィンダク
タンス、１４，１６ａ，１６ｂ・・・・・・ＳＣＲ、１
５・・・・・・充放篭コンデンサ（主コンデンサ）、１
７ａ，１７ｂ・…・・充放電コンデンサ（副コンデンサ
）、２１……波形整形コイル、２２・・・…放電灯。第１図第２図第３図第４図

Claims

【特許請求の範囲】１直流電源と、この直流電源に接続されて充電される
主コンデンサと、前記直流電源にスイツチング素子を介
して選択的に接続されて充電される複数の副コンデンサ
と、この副コンデンサの充電電荷及び前記主コンデンサ
の充電電荷を同時放電させて放電灯を放電点灯させる手
段と、前記複数の副コンデンサの選択的な充放電を前記
放電灯の放電点灯に同期して順次切り換える手段とを具
備したことを特徴とする放電灯点灯装置。２主コンデンサは、高速充放電可能な小容量のコンデ
ンサであって、複数の副コンデンサは、それぞれ大容量
なものであり、前記主コンデンサの充放電回数に対して
、数分の１回の割で充放電を繰り返えすものである特許
請求の範囲第１項記載の放電灯点灯装置。