KR920000357B1 - F.a laser electric discharge power system - Google Patents

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금성전선 주식회사
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Abstract

The fast axial laser discharge power supply is to increase the output power of the 500 W level carbon dioxide laser generator. The discharge power supply includes a loot pump for increasing the flowing speed of the carbon dioxide gas, a comparator (OP1) for comparing the output signal of an oscillator (MM) and voltage obtained by varying the voltage level of a cathode of a discharge tube (20), an automatic voltage adjuster having a triac controlled by output signal of the comparator (OP1) and a current controller including a vacuum tube, an operational amplifier, and a transistor for controlling the current of the discharge tube by controlling the grid voltage of the vacuum tube.

Description

FA 레이저의 방전 전원장치FA laser discharge power supply

제1도는 본 발명의 블록도.1 is a block diagram of the present invention.

제2도는 본 발명의 실시예의 회로도.2 is a circuit diagram of an embodiment of the invention.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명* Explanation of symbols for the main parts of the drawings

1 : 커버나이프 스위치 2 : 주전원 스위칭부1: cover knife switch 2: main power switch

3 : 냉각진공 릴레이부 4 : 릴레이3: cooling vacuum relay unit 4: relay

5 : 트라이 악 6 : 변압기5: triac 6: transformer

7 : 정류기 8 : 저전압 변환부7: rectifier 8: low voltage converter

9 : 진공펌프 10 : 가스 공급장치9: vacuum pump 10: gas supply device

11 : 전원부 12 : 자동전압조정 회로부11 power supply 12 automatic voltage regulation circuit

13 : 루트펌프 14 : 인버터13: root pump 14: inverter

15 : 전류 제어부15: current controller

본 발명은 FA(Fast Axial)레이저의 방전 전원 장치에 관한 것으로서, 특히 500W(Watt)급 이산화탄소 레이저의 출력을 높이기 위해서 가스의 흐름을 빠르게 하는 루트 펌프를 설치하고, 전류를 높이기위한 전류 조정 회로를 구성하여 전체 전류를 증가시키므로서 레이저 방전의 효율을 높일수 있도록 한 것에 주안점을 둔 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a discharge power supply for a fast laser (FA) laser, and more particularly, to increase the output of a 500W (Watt) class CO2 laser. The main focus is on the configuration to increase the total current to increase the efficiency of laser discharge.

종래의 레이저 방전 전원 장치는 출력 전원이 낮기 때문에 금속 가공시(절단이나, 용접시)에 금속의 두께나 면적의 넓이에 따라서 제한을 받게 되어 효율적인 금속 가공이 곤란한 문제점을 가지고 있었다.The conventional laser discharge power supply device has a problem in that the output power is low, and therefore, the metal is limited depending on the thickness and the area of the metal during metal processing (cutting or welding), which makes it difficult to efficiently machine the metal.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해소하고자, 출력 전원을 500W까지 높일수 있게 하여 금속가공을 효율적으로 수행하는데 기여하도록한 것에 목적을 둔 것이다.Accordingly, an object of the present invention is to contribute to efficiently performing metal processing by increasing the output power to 500W in order to solve the conventional problems as described above.

이하 첨부 도면에 따라서 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, a description will be given with reference to the accompanying drawings.

제1도와 같이 3상 전원을 연결하는 커버나이프 스위치(1)에서 주전원선택스위치(SW1)를 연결한 전원스위칭부(2)를 거쳐서 저전압 변환부(8)에서 직류의 저전압이 발생되게 하는 동시에 스위치(SW2)가 접속된 냉각 진공릴레이(3)을 통해서 진공펌프(9)와 가스공급장치(10)가 구동되게 연결하며, 전원부(11)와 인버터(14)를 거쳐 루트펌프(13)가 구동되게 된다. 그리고, 상기 냉각진공릴레이(3)에서 예비 고전압스위치(SW3)를 연결한 릴레이(4)와 트라이 악(5)과 승압변압기(6)와 정류기(7)를 거쳐 방전관(20)의 애노드에 전원이 공급되게 한다. 이 방전관(20)의 캐소트와 연결한 전류제어부(15)와 선택스위치(SW4)가 접속된 자동전압조정회로부(12)를 거쳐 상기 트라이 악(5)의 게이트를 트리거 시키도록 한것이다. 제2도는 본 발명의 자동전압조정부(12)와, 전류제어회로부(15)를 나타낸 실시예의 회로도이다. 이와같은 본 발명의 동작 및 작동효과를 설명하면 다음과 같다.As shown in FIG. 1 , a low voltage of direct current is generated in the low voltage converter 8 through a power switch 2 connecting the main power selector switch SW 1 to a cover knife switch 1 for connecting a three-phase power source. The vacuum pump 9 and the gas supply device 10 are connected to each other through the cooling vacuum relay 3 to which the switch SW 2 is connected, and the root pump 13 is connected to the power supply 11 and the inverter 14. Will be driven. In the cooling vacuum relay 3, a relay 4, a triac 5, a boost transformer 6, and a rectifier 7 connecting the preliminary high voltage switch SW 3 are connected to the anode of the discharge tube 20. Allow power to be supplied. The gate of the triac 5 is triggered via the automatic voltage regulating circuit section 12 to which the current control section 15 and the selection switch SW 4 connected to the cathode of the discharge tube 20 are connected. 2 is a circuit diagram of an embodiment showing the automatic voltage adjusting section 12 and the current control circuit section 15 of the present invention. Referring to the operation and operation of the present invention as follows.

입력 3상 교류전원을 입력시키면 커버나이프 스위치(1)를 통해 주전원 스위칭부(2)에 전원이 인가되는데, 이때 주전원 스위칭부(2)의 선택스위치(SW1)를 온 시키면 저전압 변환부(8)에서 직류전압(±15. ±5V)이 출력되어 각 회로에 공급되고, 팬이 구동된다.When the input three-phase AC power is input, power is applied to the main power switching unit 2 through the cover knife switch 1, and when the selection switch SW 1 of the main power switching unit 2 is turned on, the low voltage conversion unit 8 ), DC voltage (± 15. ± 5V) is output and supplied to each circuit, and fan is driven.

이때 냉각 진공릴레이부(3)의 스위치(SW2)를 선택하면 릴레이(3)가 동작하여 진공펌프 및 냉각기(9)가 동작하게 된다. 만약 진공도가 5Torr 이하로 떨어지면 가스공급장치(10)의 선택스위치를 선택하여 가스(CO2.N2.He)가 공급되도록 하고, 상기 가스가 공급되는 중에 가스흐름을 빠르게 하기위해서 루트펌프(13)를 구동시키는 전원부(11)의 선택스위치를 선택하면 루트 펌프(13)의 회전속도를 가변(0-3400RPm)시킬수 있는 인버터(14)를 통해 방전관(20)내의 가스흐름을 양호하게 향상시킬수 있고, 이를 전원부(11)에서 루트 펌프(13)의 입력단에 전원이 공급되어 회전속도를 가변시킬수 있게 하였다.In this case, when the switch SW2 of the cooling vacuum relay unit 3 is selected, the relay 3 operates to operate the vacuum pump and the cooler 9. If the vacuum pump is the root (13 to speed up the gas flow in the selection a selection switch of the gas supply apparatus 10 falls below to 5Torr, and so that the gas (CO 2 .N 2 .He) supply, in which the gas is supplied When the selection switch of the power supply unit 11 for driving the power supply unit 11 is selected, the gas flow in the discharge tube 20 can be satisfactorily improved through the inverter 14 which can change the rotation speed of the root pump 13 (0-3400 RPM). In this case, power is supplied from the power supply unit 11 to the input terminal of the root pump 13 so as to change the rotation speed.

또한 릴레이(4)에 접속된 예비고압선택용 스위치(SW3)를 온시키면 제어신호전압을 받아서 이 신호에 비례하는 위상각신호를 변환하여 트라이 악(5)의 게이트에 공급되는 신호에 의해서 전력을 제어할수 있게되는데, 이는 승압변압기(6)를 통해서 정류기(7)를 거쳐 직류의 고전압이 발생되고, 이 전압은 방전관의 양극에 공급되어 방전은 일어나지 않고 사전이온화(Pre-Tonitation)을 양호하게 하기위한 예비고전압이 발생하게 된다.In addition, when the preliminary high voltage selection switch SW 3 connected to the relay 4 is turned on, the control signal voltage is received and the phase angle signal proportional to the signal is converted to generate power by a signal supplied to the gate of the triac 5. The high voltage of DC is generated through the booster transformer (6) through the rectifier (7), and this voltage is supplied to the anode of the discharge tube so that the discharge does not occur and the pre-tonation is satisfactory. A preliminary high voltage is generated.

그리고, 자동전압 조정부(12)의 선택스위치(SW4)를 선택하면 높은 고전압(약 25KV 정도)이 방전관의 애노드에 공급시켜서 방전관에서 방전이 일어나게 된다. 이 방전이 일어날때, 처음에는 아크영역을 넘을수 있는 큰전압을 인가하고 방전이 일어난후 방전유지 전압만 인가시켜주는 역활을 자동전압조정부(12)에서 수행하게 된다. 또한, 방전관내에 인가되어 전류제어하는 전류제어부(15)는 4극 진공관을 사용하여 제어 그리드 전압을 가변하여 열전자방출을 조절하여 진공관에 흐르는 전류를 제어할수 있게 된다.When the selection switch SW 4 of the automatic voltage adjusting unit 12 is selected, a high high voltage (about 25 KV) is supplied to the anode of the discharge tube, whereby discharge occurs in the discharge tube. When this discharge occurs, the automatic voltage regulator 12 performs a role of applying a large voltage that can cross the arc region and applying only the discharge holding voltage after the discharge occurs. In addition, the current control unit 15 applied in the discharge tube to control the current can control the current flowing through the vacuum tube by controlling the hot electron emission by varying the control grid voltage using the 4-pole vacuum tube.

상기에서 자동전압조정부(12)와 잔류제어부(15)를 실시예의 제2도에 따라서 살펴보면, 우선 자동전압 조정부(12)는 삼각펄스를 발생하는 발진회로(MM)의 출력신호를 비교기(OP1)의 비반전단자(+)에 인가시키고 반전단자(-)에는 가변전압(VP)이 입력되는 상기 발진회로(MM)의 출력신호전위가 가변전압(VP)의 전위보다 높을때는 비교기(OP1)에서 하이신호가 출력되고, 발진회로(MM)의 출력신호전위가 가변전압(VP)의 전위보다 낮을때는 비교기(OP1)에서 로우신호가 출력되게 되므로서 비교기(OP1)에서는 스텝파형의 출력신호가 출력되게 되는데 이 출력신호는 시정수(저항 R과 콘덴서 C)에 의한 펄스파형이 출력된다. 상기 출력파형은 다이오드(D1)를 거치면서 양의 영역의 펄스만 발생하고, 이 파형은 180°의 주기를 가지고 출력되어 버퍼역할을 하는 트랜지스터(TR1)에 입력된다. 상기 트랜지스터(TR1)에 의해서 트랜스(T)에 유기되는 전압은 트라이액(TA)의 게이트에 인가되어 트라이액(TA)의 위상제어에 의한 교류전압을 제어하므로서 상기 비교기(OP1)의 입력전압인 가변전압(VP)에 의해 가변되는 전위에 의해서 펄스폭이 가변하여 교류전압을 가변하여 고전압을 출력시킬수 있게된다. 다음으로 전류제어부(15)는 방전시에 방전관(20)의 전류를 제어하기위한 것으로서 4극 진공관(CP)을 이용하여 OP앰프(OP2)의 출력전압에 비례하는 트랜지스터(TR2)의 베이스전류에 전류증폭율(hte)을 곱한 전류량이 진공관(CP)의 제어그리드전압을 제어하여 방전관(20)내에 흐르는 전류를 변화시킬수 있게 된다.Referring to the automatic voltage regulator 12 and the residual controller 15 according to FIG. 2 of the embodiment, first, the automatic voltage regulator 12 compares the output signal of the oscillator circuit MM generating triangular pulses with a comparator OP 1. ) non-inverting terminal (+) is applied and an inverting terminal (on the - when higher than the electric potential of), the variable voltage (above that V P) is input oscillation circuit (MM), the output signal voltage is a variable voltage (V P) of the comparator ( and a high signal output from the OP 1), when the output signal voltage of the oscillator circuit (MM) is lower than the potential of a variable voltage (V P), so to be a low level signal from the comparator (OP 1) output from the up comparator (OP 1) The output signal of the step waveform is outputted. The output signal is outputted with the pulse waveform by the time constant (resistance R and capacitor C). The output waveform generates only pulses in the positive region while passing through the diode D 1 , which is output with a period of 180 ° and input to the transistor TR 1 serving as a buffer. The voltage induced in the transformer T by the transistor TR 1 is applied to the gate of the triac TA to control an AC voltage by the phase control of the triac TA, thereby inputting the comparator OP 1 . The pulse width is varied by the potential variable by the variable voltage V P , which is a voltage, so that the AC voltage can be varied to output a high voltage. Next, the current controller 15 is for controlling the current of the discharge tube 20 at the time of discharging. The base of the transistor TR 2 is proportional to the output voltage of the OP amplifier OP 2 using the 4-pole vacuum tube CP. The amount of current multiplied by the current amplification factor hte can control the control grid voltage of the vacuum tube CP to change the current flowing in the discharge tube 20.

상기와 같이 본 발명은 방전관의 초기전압을 높일수 있고, 방전관에 흐르는 전류를 제어할수있게되어 레이저 방전장치를 이상적으로 이용할수 있도록 한 것이다.As described above, the present invention can increase the initial voltage of the discharge tube, and can control the current flowing through the discharge tube so that the laser discharge device can be ideally used.

Claims (1)

방전관의 전원을 제어하도록 한 것에 있어서; 방전관(20)의 캐소드 전위를 제어하여 가변된 가변전압(VP)과 발진회로(MM)의 출력신호를 인가시킨 비교기(OP1)를 거쳐 발생되는 신호로서 트랜지스터(TR1)와 트랜스(T)를 거쳐 교류전원을 트라이액(TA)에 제어하도록한 자동전압조정수단과; 진공관(CP)과 OP앰프(OP2), 트랜지스터(TR2)에 의해서, 상기 진공관(CP)의 그리드 전압을 제어하여 방전관(20)의 전류를 제어하도록한 전류제어수단으로 이루어진것을 특징으로 하는 FA 레이저의 방전 전원장치.Controlling the power source of the discharge tube; The transistor TR 1 and the transformer T are generated as signals generated through the comparator OP 1 in which the cathode potential of the discharge tube 20 is controlled to apply the variable voltage V P and the output signal of the oscillation circuit MM. Automatic voltage adjusting means for controlling the AC power to the triac (TA) via; Characterized in that it comprises a current control means for controlling the current of the discharge tube 20 by controlling the grid voltage of the vacuum tube (CP) by the vacuum tube (CP), OP amplifier (OP 2 ), transistor TR 2 . Discharge power supply of FA laser.
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