(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
商用電源を整流する整流回路と、この整流回路により整流された直流により電荷を蓄える第一コンデンサと、この第一コンデンサに直列に接続された第二コンデンサと、前記第一コンデンサに並列に接続されたスイッチ素子とインダクタの直列回路および、この直列回路の中点と前記第二コンデンサの端部との間に接続されたダイオードを含み、前記第一コンデンサに蓄えられた電荷を前記第二コンデンサに移動させる電荷移動回路と、前記第一および第二コンデンサにより昇圧された電圧をフラッシュランプに印加する回路と、を備えたことを特徴とするレーザ電源装置。
【請求項２】
前記電荷移動回路は、前記第二コンデンサの電圧に基づいて前記スイッチ素子をオン・オフ制御する制御回路をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のレーザ電源装置。
【請求項３】
前記第二コンデンサの電圧を前記フラッシュランプに印加させないように前記回路を遮断するスイッチを備えたことを特徴とする請求項１記載のレーザ電源装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明はレーザ電源装置に係り、さらに詳しくは、例えばＹＡＧレーザ加工機に用いられるレーザ電源装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図３には、例えばＹＡＧレーザ加工機用のレーザ電源装置１０１が示されている。このレーザ電源装置１０１では、商用の三相交流２００Ｖの電源１０３をトランス１０５により３００〜５００Ｖに昇圧し、整流ダイオードｄ１  のような整流回路１０７により整流している。
【０００３】
前記整流された直流電流は、平滑コンデンサｃ１  、スイッチ素子ｔｒ、還流ダイオードｄ２  、インダクタＬ、キャパシタｃ２  を有するＤＣ／ＤＣコンバータ部１０９によりパワーコントロールされてフラッシュランプＦＬに印加されてレーザ光を発する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来の技術にあっては、フラッシュランプＦＬに印加される電流の最適な電圧は商用電源が２００Ｖなのに比べて一般に３００〜５００Ｖと高いためトランス１０５により昇圧した後に平滑する必要があり、重量、大きさ価格の面で問題がある。
【０００５】
この発明の目的は、以上のような従来の技術に着目してなされたものであり、商用電源をトランスを用いることなく昇圧し且つスイッチ素子の負担を軽減化することにより電源の小型化、コストダウン、高効率化を図ることにできるレーザ電源装置を提供することにある。
【０００６】
【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、この発明の請求項１に係るレーザ電源装置は、商用電源を整流する整流回路と、この整流回路により整流された直流により電荷を蓄える第一コンデンサと、この第一コンデンサに直列に接続された第二コンデンサと、前記第一コンデンサに並列に接続されたスイッチ素子とインダクタの直列回路および、この直列回路の中点と前記第二コンデンサの端部との間に接続されたダイオードを含み、前記第一コンデンサに蓄えられた電荷を前記第二コンデンサに移動させる電荷移動回路と、前記第一および第二コンデンサにより昇圧された電圧をフラッシュランプに印加する回路と、を備えたことを特徴とするものである。
【０００７】
従って、整流回路により整流されて第一コンデンサに電荷が貯えられ、この貯えられた電荷は電荷移動回路により第二コンデンサに次々に移動して貯えられて行くので、直列に接続された第一のコンデンサと第二コンデンサにより加算された合計の電圧は昇圧される。この第二コンデンサ及び第一コンデンサに貯えられている電荷はスイッチ素子により電力制御した後、フラッシュランプに印加されて、フラッシュランプの光によりレーザ媒体を励起してレーザ光を出力する。
【０００８】
この発明の請求項２に係るレーザ電源装置は、請求項１記載のレーザ電源装置において、前記電荷移動回路は、前記第二コンデンサの電圧に基づいて前記スイッチ素子をオン・オフ制御する制御回路をさらに含むことを特徴とするものである。
【０００９】
従って、第一コンデンサに貯えられた電荷は電荷移動回路により第二コンデンサに次々に移動して貯えられるが、制御回路が第二コンデンサの電圧に基づいてスイッチ素子をオン・オフ制御することにより、第二コンデンサを所望の電圧まで制御する。
【００１０】
この発明の請求項３に係るレーザ電源装置は、請求項１記載のレーザ電源装置において、前記第二コンデンサの電圧を前記フラッシュランプに印加させないように前記回路を遮断するスイッチを備えたことを特徴とするものである。
【００１１】
従って、第二コンデンサに貯えられている電圧がシマー電圧以上の場合においてレーザ光を出力する必要がない時には、スイッチをオフとすることによりレーザ媒体の励起を回避する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態の例を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１には、この発明に係るレーザ電源装置１が示されている。このレーザ電源装置１では、商用電源３を直流に整流する整流ダイオードＤ１  等を有する整流回路５が設けられており、この整流回路５には第一コンデンサＣ１  が接続されている。
【００１４】
第一コンデンサＣ1 には第二コンデンサＣ２が直列に接続されている。第一コンデンサＣ１にはスイッチ素子Ｑ１及びインダクタＬ１が並列に接続されており、さらにスイッチ素子Ｑ２とダイオードＤ３が接続されている。
【００１５】
前記スイッチ素子Ｑ１  は制御回路７により制御されている。この制御回路７は、第二コンデンサＣ２  に蓄積されている電圧を検出し、この電圧に基づいて前記スイッチ素子Ｑ１  のオン・オフを制御している。
【００１６】
第二コンデンサＣ２  はダイオードＤ２  を介して前記スイッチ素子Ｑ１  とインダクタＬ１  の間に接続されている。また、第一コンデンサＣ１  及び第二コンデンサＣ２  はスイッチ素子Ｑ２  ，ダイオードＤ３  に接続されており、さらにトリガ・シマー回路９の前に設けてあるスイッチ素子Ｓ１  を通してフラッシュランプＦＬに接続されている。従って、前記スイッチ素子Ｑ２  をオフにすると、第二コンデンサＣ２  の電圧Ｖ１  のみがフラッシュランプＦＬに印加されることになる。
【００１７】
トリガ・シマー回路９では、シマーモードを用いてフラッシュランプＦＬ内部を予め放電路を形成（このときの電圧を以後「シマー電圧」という。）することにより毎回トリガパルスを用いることなく連続してレーザ光を出力する。
【００１８】
なお、第二コンデンサＣ２  の電圧Ｖ１  が、フラッシュランプＦＬの光より励起されるレーザ媒体がレーザ光を発する電圧以上である場合には、スイッチ素子Ｑ２  をオフにしても第二コンデンサＣ２  のみからの電圧によりフラッシュランプＦＬの光により励起されるレーザ媒体がレーザ光を出力してしまい、レーザ光のコントロールが一部低いパワーのところでできなくなるため、別個にスイッチＳ１  を設けてある。
【００１９】
このスイッチＳ１  は、第二コンデンサＣ２  の電圧がフラッシュランプＦＬに印加されるのを防止するためのものであるから、図１に示した位置に限られず、図１中の点Ｐ１  、Ｐ２  の付近に設けても同様の効果が得られる。
【００２０】
また、第二コンデンサＣ２  の電圧Ｖ１  がシマー電圧以上の場合には、不必要なレーザ出力を防ぎかつフラッシュランプＦＬの寿命を短くするのを防ぐため、レーザ光を出力しない時はスイッチ素子Ｓ１  をオフにしてフラッシュランプＦＬ内部の放電を防止する。一方、電圧Ｖ１  がシマー電圧以下である場合にはスイッチＳ１  をオフとしなくてもフラッシュランプＦＬ内部はシマー放電の状態を維持したままとなる。この場合スイッチＳ１  は不必要となる。
【００２１】
次に、図２を参照して、制御回路７によるスイッチ素子Ｑ１  の制御に対する図１における電流値Ｉ１  、Ｉ２  、Ｉ３  と電圧Ｖ１  の関係を説明する。
【００２２】
図２において、スイッチ素子Ｑ１  のオン・オフを繰り返すごとにインダクタＬに貯えたエネルギー（１／２）・ＬＩ２  ２  を第二コンデンサＣ２  に（１／２）・ＣＶ１  ２  として貯えられて行くため、第二コンデンサＣ２  の電圧Ｖ１  が上昇する。このとき、周波数が高いほどインダクタＬは小さいもので足りる。
【００２３】
第二コンデンサＣ２  に貯えられている電圧Ｖ１  は制御回路７により検出されており、これに基づいて電圧Ｖ１  が所望の電圧となるまでスイッチ素子Ｑ１  のオン・オフ制御して電荷の移動を行う。
【００２４】
以上の結果から、商用電源からトランスを用いることなくフラッシュランプＦＬを発光させるに充分な高電圧得ることができるので、レーザ電源装置１の軽量化、小型化が可能になる。
【００２５】
また、第二コンデンサＣ２  の電圧Ｖ１  は、スイッチ素子Ｑ１  のオン・オフ時間を制御回路７でコントロールすることにより、自由に設定することができるし、スイッチ素子の負担を軽減化することができる。
【００２６】
なお、この発明は前述の実施の形態に限定されることなく、適宜な変更を行なうことにより、その他の態様で実施し得るものである。すなわち、図１中のダイオードＤ３  は必ずしも必要ではなく、あるいは図１中に示される他点Ｐ３、Ｐ４の位置に設けても同様の機能をする。また図１中のすべてのものの＋−の極性を逆にしたものであっても同様の機能をする。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１の発明によるレーザ電源装置では、整流回路により整流されて第一コンデンサに電荷が貯えられ、この貯えられた電荷は電荷移動回路により第二コンデンサに次々に貯えられて行くので、第二コンデンサの電圧は昇圧される。このため、トランスを用いる必要がなく、装置の軽減化、コストダウン、省スペース化を図ることができる。
【００２８】
請求項２の発明によるレーザ電源装置では、制御回路が第二コンデンサの電圧に基づいてスイッチ素子をオン・オフ制御することにより、第二コンデンサを所望の電圧に制御することができる。
【００２９】
請求項３の発明によるレーザ電源装置では、第二コンデンサに貯えられている電圧がシマー電圧以上の場合においてレーザ光を出力しない時には、スイッチをオフとすることにより不必要なレーザ媒体の励起を避けることができるので、フラッシュランプの寿命を伸ばすことができると共にスイッチ素子の負担を軽減化する。また、前記第二コンデンサのみに貯えられている電圧がレーザ光を発する電圧以上の場合でも制御することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係るレーザ電源装置の一実施の形態を示す回路図である。
【図２】スイッチ素子のオン・オフによる電流及び第二コンデンサに貯えられる電圧の関係を示すグラフである。
【図３】従来のレーザ電源装置の回路図の一例である。
【符号の説明】
１  レーザ電源装置
５  整流回路
７  制御回路（電荷移動回路）
９  トリガ・シマー回路
Ｃ１  第一コンデンサ
Ｃ２  第二コンデンサ
Ｄ２  ダイオード（電荷移動回路）
ＦＬ  フラッシュランプ
Ｌ１  インダクタ（電荷移動回路）
Ｑ１  スイッチ素子（電荷移動回路）
Ｓ１  スイッチ
【図１】
0003618025.tif 000002
【図２】
0003618025.tif 000003
【図３】
0003618025.tif 000004