JPS6257269A - ガスレ−ザ電源装置 - Google Patents
ガスレ−ザ電源装置Info
- Publication number
- JPS6257269A JPS6257269A JP19574285A JP19574285A JPS6257269A JP S6257269 A JPS6257269 A JP S6257269A JP 19574285 A JP19574285 A JP 19574285A JP 19574285 A JP19574285 A JP 19574285A JP S6257269 A JPS6257269 A JP S6257269A
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- Japan
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- circuit
- power source
- control
- output
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-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES 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
- H01S3/00—Lasers, i.e. devices using stimulated emission of electromagnetic radiation in the infrared, visible or ultraviolet wave range
- H01S3/09—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping
- H01S3/097—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping by gas discharge of a gas laser
- H01S3/09705—Processes 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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- Plasma & Fusion (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、グロー放電を利用してレーザ出力を得るガス
レーザ装置の安定な運転を実現出来るガスレーザ電源装
置に関するものである。
レーザ装置の安定な運転を実現出来るガスレーザ電源装
置に関するものである。
比較的大形材料の切断、溶接及び組成変更熱処理などの
加工に用いられるレーザ装置は、発振効率が良く大出力
が得られることがらＣＯ，ガスを主媒質としたガスレー
ザ装置が主に用いられている。
加工に用いられるレーザ装置は、発振効率が良く大出力
が得られることがらＣＯ，ガスを主媒質としたガスレー
ザ装置が主に用いられている。
以下の説明においても大出力レーザの代表例としてＣＯ
鵞ガスレーザ装置を取り上げて説明する。。
鵞ガスレーザ装置を取り上げて説明する。。
放電物理的なレーザの原理については公知であり、かつ
ここでは議論の対象外であるため、詳細説明を省略する
が、本発明の主旨に関する部分の概略を以下に述べる。
ここでは議論の対象外であるため、詳細説明を省略する
が、本発明の主旨に関する部分の概略を以下に述べる。
ＣＯ，ガスレーザ装置は、ＣＯ，ガスを主媒質とした混
合ガス中の電極（＝直流高電圧を印加してグロー放電を
発生させ、この放電により励起されたＣＯ，分子の誘導
放射からレーザ光出力を得る装置である。
合ガス中の電極（＝直流高電圧を印加してグロー放電を
発生させ、この放電により励起されたＣＯ，分子の誘導
放射からレーザ光出力を得る装置である。
従って、ガスレーザ装置が正常にしかも効率良く運転さ
れるためには、前記のグロー放電が均一、かつ安定に行
われることが重要な条件となる。特に、グロー放電開始
時、開始直後及びパルス出力運転時等において、アーク
放電に移行しないこと、多極ビン構造であれば、全電極
ビンが均一に放電すること等が重要である１、 そこで、レーザ電源装置は、一般に以下の様な利点があ
ることから、２つの直流電源回路を備えた構成となって
いる。
れるためには、前記のグロー放電が均一、かつ安定に行
われることが重要な条件となる。特に、グロー放電開始
時、開始直後及びパルス出力運転時等において、アーク
放電に移行しないこと、多極ビン構造であれば、全電極
ビンが均一に放電すること等が重要である１、 そこで、レーザ電源装置は、一般に以下の様な利点があ
ることから、２つの直流電源回路を備えた構成となって
いる。
（１）小電流を分担する補助放電回路に、運転開始時に
必要な絶縁破壊電圧以上の高電圧出力能力を持たせるこ
とによって、混合ガス圧力操作を行なわずに低電力損失
すなわち必要最小限の電源容量にて運転停止、再起動が
でき、冗長時間をなくすることができる。
必要な絶縁破壊電圧以上の高電圧出力能力を持たせるこ
とによって、混合ガス圧力操作を行なわずに低電力損失
すなわち必要最小限の電源容量にて運転停止、再起動が
でき、冗長時間をなくすることができる。
（２）小電流を分担する補助放電回路に、主放電回路（
１比べて高バラスト抵抗、高電圧出力を持たせることに
よって、低電力損失、すなわち必要最小限の電源容量に
て隣接陽極ビン間電位差を大きくとり非放電陽極ビンの
放電への誘導及び放電の安定化をはかることができる。
１比べて高バラスト抵抗、高電圧出力を持たせることに
よって、低電力損失、すなわち必要最小限の電源容量に
て隣接陽極ビン間電位差を大きくとり非放電陽極ビンの
放電への誘導及び放電の安定化をはかることができる。
（３）補助放電回路を主放電回路とは別に設は独立に制
御することによって、パルス出力運転時における過渡的
な放電の不安定や放電が消えたりするのをなくすことが
できる。
御することによって、パルス出力運転時における過渡的
な放電の不安定や放電が消えたりするのをなくすことが
できる。
２つの直流電源回路を備えたレーザ電源装置の一般的な
構成図を第２図に示す。
構成図を第２図に示す。
直流高電圧電源１ｍは、主としてンーザー光出力を得る
ための直流電力を供給する主放電回路（以下各符号にサ
フィックスｒＭＪをつけて表わす）と、主としてグロー
放電を維持するための直流電力を供給する補助放電回路
（以下、各符号にサフィックス「Ｓ」をつけて表わす）
を備え、直流電圧源ＶＤＣの電圧をトランジスタ等を用
いたインバータ２Ｍ、２６にて単相矩形波交流電圧に変
換し、変圧器３Ｍ、３Ｂ で昇圧して、更に整流器４Ｍ
、 ４ｓにて再び直流電圧に変換し、平滑回路５Ｍ、５
ｓを通して直流出力電圧■。Ｍ ＋ ”Ｄｓを得る構成
となっている。得られた直流出力電圧Ｖ。Ｍ。
ための直流電力を供給する主放電回路（以下各符号にサ
フィックスｒＭＪをつけて表わす）と、主としてグロー
放電を維持するための直流電力を供給する補助放電回路
（以下、各符号にサフィックス「Ｓ」をつけて表わす）
を備え、直流電圧源ＶＤＣの電圧をトランジスタ等を用
いたインバータ２Ｍ、２６にて単相矩形波交流電圧に変
換し、変圧器３Ｍ、３Ｂ で昇圧して、更に整流器４Ｍ
、 ４ｓにて再び直流電圧に変換し、平滑回路５Ｍ、５
ｓを通して直流出力電圧■。Ｍ ＋ ”Ｄｓを得る構成
となっている。得られた直流出力電圧Ｖ。Ｍ。
ＶＤ８は、陽極電圧に垂下特性を与えることと、各電極
の電流をバランスさせる目的のパラスト抵抗γｂＭ 、
γ、８を介して、レーザー発振器内の放電部へ供給され
る。図中６は陽極、７は陰極、８はグロー放電を示す。
の電流をバランスさせる目的のパラスト抵抗γｂＭ 、
γ、８を介して、レーザー発振器内の放電部へ供給され
る。図中６は陽極、７は陰極、８はグロー放電を示す。
次に、出力電流制御方式について、従来方式を第３図に
示す。主放電回路、補助放電回路共、電流検出器ＩＭＭ
、ＩＭａ（二より検出された電流基準信号工ＦＢＩ（Ｍ
ｖ ■ＦＩＩＫｇは、電流基準信号ＩＲＩＦＭ ＊Ｉ
ｌＩｍ□と比較され、その偏差が電流制御回路ｌ−ＣＴ
Ｒで増幅され、位相制御回路ＰＨＣにて点弧位相を制御
することにより直流出力電流”ＤＭ Ｉ ”ＤＢが制御
される。
示す。主放電回路、補助放電回路共、電流検出器ＩＭＭ
、ＩＭａ（二より検出された電流基準信号工ＦＢＩ（Ｍ
ｖ ■ＦＩＩＫｇは、電流基準信号ＩＲＩＦＭ ＊Ｉ
ｌＩｍ□と比較され、その偏差が電流制御回路ｌ−ＣＴ
Ｒで増幅され、位相制御回路ＰＨＣにて点弧位相を制御
することにより直流出力電流”ＤＭ Ｉ ”ＤＢが制御
される。
無負荷運転時は補助放電回路（二のみ放電電流輸。が流
れ、主放電回路には流れない。
れ、主放電回路には流れない。
負荷運転時は、補助放電回路には無負荷運転時と同じ放
電電流’ＤＢが流れ、主放電回路を流れる放電電流’Ｄ
Ｍにより負荷制御を行）。
電電流’ＤＢが流れ、主放電回路を流れる放電電流’Ｄ
Ｍにより負荷制御を行）。
従って、低負荷時においては微小電流制御となることか
ら、出力フィルタの電流が断続し、安定制御ができない
ことがあり、たとえば、前述のように補助放電回路の電
流基準信号■ＲつＦ８が固定であれば、低負荷時に主放
電回路放電電流が微小になり安定に制御できなくなる欠
点があった。
ら、出力フィルタの電流が断続し、安定制御ができない
ことがあり、たとえば、前述のように補助放電回路の電
流基準信号■ＲつＦ８が固定であれば、低負荷時に主放
電回路放電電流が微小になり安定に制御できなくなる欠
点があった。
本発明の目的は、常に最適な状態で軽負荷時においても
安定運転可能なガスレーザ電源装置を提供することであ
る。
安定運転可能なガスレーザ電源装置を提供することであ
る。
本発明によれば低負荷時の微小電流制御において、補助
放電、主放電回路共安定制御範囲に収まるよう電流分担
を行う電流分規制御回路を備えることにより、上記の目
的を達成することができる。
放電、主放電回路共安定制御範囲に収まるよう電流分担
を行う電流分規制御回路を備えることにより、上記の目
的を達成することができる。
本発明の詳細な説明（二先立って、本発明の詳細な説明
する。主放電回路、補助放電回路の直流出力電流よりＭ
、ＩＤｌの安定制御範囲下限値をＩＤＭＩ、 ＊Ｔ□、
とする。ここで、補助放電回路直流声力電流ＩＤ８は無
負荷運転時と同じ値で一定として、主放電回路直流出力
電流”ＤＭが安定制御範囲下限値Ｉ ＤＭＬ となっ
ている場合の放電電流を１７をとする。また、主放電回
路、補助放電回路直流出力共安定制御下限値”ＤＭＬ
ｅ ！Ｉ）８１． となっている場合の放電電流を
ＩＤＬとすると、次式が成り立つ。
する。主放電回路、補助放電回路の直流出力電流よりＭ
、ＩＤｌの安定制御範囲下限値をＩＤＭＩ、 ＊Ｔ□、
とする。ここで、補助放電回路直流声力電流ＩＤ８は無
負荷運転時と同じ値で一定として、主放電回路直流出力
電流”ＤＭが安定制御範囲下限値Ｉ ＤＭＬ となっ
ている場合の放電電流を１７をとする。また、主放電回
路、補助放電回路直流出力共安定制御下限値”ＤＭＬ
ｅ ！Ｉ）８１． となっている場合の放電電流を
ＩＤＬとすると、次式が成り立つ。
ｎ ＩＤ ”” ＩＤＭＬ ＋ ＩＤ８ ＞ ”ＤＭＬ
＋ ＩＤＩＬ ”” ’ＤＬ従来の制御方式の安定制
御範囲下限値はｎＩＤ′であり、各々の安定制御範囲下
限値ＩＤＬｔＩＤＭを加えたｎ ｉＤＬより大きくなる
。
＋ ＩＤＩＬ ”” ’ＤＬ従来の制御方式の安定制
御範囲下限値はｎＩＤ′であり、各々の安定制御範囲下
限値ＩＤＬｔＩＤＭを加えたｎ ｉＤＬより大きくなる
。
つまり、補助放電回路直流出力電流ＩＤ８を一定として
いること（＝より、安定制御範囲を狭めているわけであ
るから、補助放電回路直流出力電流ＩＤＩＩを可変とす
れば、安定制御範囲を拡大することができる。
いること（＝より、安定制御範囲を狭めているわけであ
るから、補助放電回路直流出力電流ＩＤＩＩを可変とす
れば、安定制御範囲を拡大することができる。
そこで本発明の実施例を第１図に示す。負荷運転時には
電流分担制御回路により以下の制御を行う。
電流分担制御回路により以下の制御を行う。
主放電回路電流基準信号■□２Ｍを関数演算器１７に入
力して負荷を下げて行くとき補助放電回路電流基準信号
工□Ｆ８カ一定であるから、■□ＦＭ ＝ＩＤＭＬにな
るまではｌ１ｌＢ□が減少する。ＩＲ□ＩＦＭ ＝ＩＤ
ＭＬになったら今度はＩ□□を減じてゆく。そうして関
数演算器１７から出力された電流分担信号を基準信号と
して、電流検出器ＩＭＭ、ＩＭ、より検出された電流分
担信号工、□つ、■□。との偏差を電流制御装置ｌ−Ｃ
ＴＲで増幅し、位相制御装置ＰＨＣにて点弧制御を行い
、直流出力電流ＩＤＭ。
力して負荷を下げて行くとき補助放電回路電流基準信号
工□Ｆ８カ一定であるから、■□ＦＭ ＝ＩＤＭＬにな
るまではｌ１ｌＢ□が減少する。ＩＲ□ＩＦＭ ＝ＩＤ
ＭＬになったら今度はＩ□□を減じてゆく。そうして関
数演算器１７から出力された電流分担信号を基準信号と
して、電流検出器ＩＭＭ、ＩＭ、より検出された電流分
担信号工、□つ、■□。との偏差を電流制御装置ｌ−Ｃ
ＴＲで増幅し、位相制御装置ＰＨＣにて点弧制御を行い
、直流出力電流ＩＤＭ。
ＩＤＩＩの制御を行う。
以上、説明した内容から、無負荷運転時には関数演算器
１７で設定される最低電流が主放電回路及び補助放電回
路に流れるが、無負荷運転の場合だけ第３図の実施例と
同様の制御をしても、回路が安定であることは明らかで
ある。
１７で設定される最低電流が主放電回路及び補助放電回
路に流れるが、無負荷運転の場合だけ第３図の実施例と
同様の制御をしても、回路が安定であることは明らかで
ある。
また、第２図の実施例の場合、安定制御下限電流値がほ
とんどの直流電源回路において電流定格値（二対し所定
の関係にあることから、関数演算器１７を常に所定の比
率にて分配する関数演算器としても、全く同様の効果を
得られることは明らかである。
とんどの直流電源回路において電流定格値（二対し所定
の関係にあることから、関数演算器１７を常に所定の比
率にて分配する関数演算器としても、全く同様の効果を
得られることは明らかである。
以上説明したように、少なくとも第１及び第２の直流電
源回路を有するガスレーザ電源装置において、前記第１
及び第２の直流電源回路の電流を別々に制御する電流分
担制御回路を備えること３二より、次の特徴を持ったガ
スレーザ電源装置な提供することができる。
源回路を有するガスレーザ電源装置において、前記第１
及び第２の直流電源回路の電流を別々に制御する電流分
担制御回路を備えること３二より、次の特徴を持ったガ
スレーザ電源装置な提供することができる。
電流の分担を最適とすることにより、それぞれの直流電
源回路の電流をその安定制御下限電流値以上に保つこと
ができるので、安定でしかも信頼性の高いガスレーザ電
源装置である。
源回路の電流をその安定制御下限電流値以上に保つこと
ができるので、安定でしかも信頼性の高いガスレーザ電
源装置である。
第１図は、本発明による実施例を示す構成図、第２図は
主放電回路と補助放電回路を備えたレーザー電源装置の
構成図、第３図は第２図の動作を説明するための制御ブ
ロック図である。 １ａ・・・直流高電圧電源 １ｂ・・・主放電回路 １ｃ・・・補助放電回路 １ｄ・・・電流分担制御回路 ２Ｍ２８・・・インバータ ３Ｍ、 ３ｇ・・・変圧器 ４ｗ、 ４ｓ・・・整流器 ５Ｍ、５Ｂ・・・平滑回路 ６・・・陽極 ７・・・陰極 ８・・・グロー放電 八、９８・・・サイリスタモジュール ＶＤ。・・・直流電圧源 ｖＤＭ・・・主放電回路直流出力電圧 ＶＤ８・・・補助放電回路直流出力電圧■、。・・・商
用交流電圧源 ■ＤＭ・・・主放電回路直流出力電流 ■ＤＢ・・・補助放電回路直流出力電流ＩＲＥＦＭ・・
・主放電回路電流基準信号ＩＲＥＦａ・・・補助放電回
路電流基準信号”ＦＩＩＫＭ・・・主放電回路電流帰還
信号”ＦＩＫＩＩ・・・補助放電回路電流帰還信号’Ｄ
Ｍ・・・主放電回路放電電流（１陽極ビン当たり）ｉＤ
Ｉ！・・・補助放電回路放電電流（１陽極ビン尚たり）
ＩＤ ・・・放電電流（１陽極ピン当たり）γ□・・
・主放電回路パラスト抵抗 γ、・・・補助放電回路パラスト抵抗 。・・・パラスト抵抗本数 Ｄ・・・ダイオード １５Ｍ、 １５８・・・位相制御装置（ＰＨＣ）１４Ｍ
＋ １４ｓ−電流制御装置（Ｉ−ＣＴＲ）ＩＭＭ、Ｉ
ＭＡ・・・電流検出器 ＣＣ・・・電流制御演算器 Ｉ ＤＭＬ・・・主放電回路直流出力電流安定制御下限
値ＩＤＩＩＬ・・・補助 Ｉｌ −・・ｎ Ｉ Ｄ’＝ ＩＤＭＬ ＋ Ｉ Ｄａ
となる放電電流（１ビン当たり）１ｏｃ ”。ｎ Ｉ
Ｄｔ、 ＝ ＩＤＭＬ ＋ ＩＤ８Ｌ ’１６
・・・比較器 １７・・・関数演算器 几・・・切替リレー 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 三俣弘文 ａυ
主放電回路と補助放電回路を備えたレーザー電源装置の
構成図、第３図は第２図の動作を説明するための制御ブ
ロック図である。 １ａ・・・直流高電圧電源 １ｂ・・・主放電回路 １ｃ・・・補助放電回路 １ｄ・・・電流分担制御回路 ２Ｍ２８・・・インバータ ３Ｍ、 ３ｇ・・・変圧器 ４ｗ、 ４ｓ・・・整流器 ５Ｍ、５Ｂ・・・平滑回路 ６・・・陽極 ７・・・陰極 ８・・・グロー放電 八、９８・・・サイリスタモジュール ＶＤ。・・・直流電圧源 ｖＤＭ・・・主放電回路直流出力電圧 ＶＤ８・・・補助放電回路直流出力電圧■、。・・・商
用交流電圧源 ■ＤＭ・・・主放電回路直流出力電流 ■ＤＢ・・・補助放電回路直流出力電流ＩＲＥＦＭ・・
・主放電回路電流基準信号ＩＲＥＦａ・・・補助放電回
路電流基準信号”ＦＩＩＫＭ・・・主放電回路電流帰還
信号”ＦＩＫＩＩ・・・補助放電回路電流帰還信号’Ｄ
Ｍ・・・主放電回路放電電流（１陽極ビン当たり）ｉＤ
Ｉ！・・・補助放電回路放電電流（１陽極ビン尚たり）
ＩＤ ・・・放電電流（１陽極ピン当たり）γ□・・
・主放電回路パラスト抵抗 γ、・・・補助放電回路パラスト抵抗 。・・・パラスト抵抗本数 Ｄ・・・ダイオード １５Ｍ、 １５８・・・位相制御装置（ＰＨＣ）１４Ｍ
＋ １４ｓ−電流制御装置（Ｉ−ＣＴＲ）ＩＭＭ、Ｉ
ＭＡ・・・電流検出器 ＣＣ・・・電流制御演算器 Ｉ ＤＭＬ・・・主放電回路直流出力電流安定制御下限
値ＩＤＩＩＬ・・・補助 Ｉｌ −・・ｎ Ｉ Ｄ’＝ ＩＤＭＬ ＋ Ｉ Ｄａ
となる放電電流（１ビン当たり）１ｏｃ ”。ｎ Ｉ
Ｄｔ、 ＝ ＩＤＭＬ ＋ ＩＤ８Ｌ ’１６
・・・比較器 １７・・・関数演算器 几・・・切替リレー 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 同 三俣弘文 ａυ
Claims (1)
- （１）少なくとも第１及び第２の直流電源回路を有する
ガスレーザ電源装置において、前記ガスレーザ電源装置
の出力電流が低い場合には、前記第１の直流電源回路の
電流を一定に、前記第２の直流電源回路の電流を出力電
流に応じて変化するように制御し、前記ガスレーザ電源
装置の出力電流が高い場合には、前記第２の直流電源回
路の電流を一定に、前記第１の直流電源回路の電流を出
力電流に応じて変化するように制御する電流分担制御回
路を備えたことを特徴とするガスレーザ電源装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19574285A JPS6257269A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | ガスレ−ザ電源装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19574285A JPS6257269A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | ガスレ−ザ電源装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6257269A true JPS6257269A (ja) | 1987-03-12 |
Family
ID=16346212
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19574285A Pending JPS6257269A (ja) | 1985-09-06 | 1985-09-06 | ガスレ−ザ電源装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6257269A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0396054U (ja) * | 1990-01-19 | 1991-10-01 |
-
1985
- 1985-09-06 JP JP19574285A patent/JPS6257269A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0396054U (ja) * | 1990-01-19 | 1991-10-01 |
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