JP2000294862A - Laser device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、三相交流電源を用
いるレーザ装置に関する。The present invention relates to a laser device using a three-phase AC power supply.
【０００２】[0002]
【従来の技術】レーザ出力の比較的大きなレーザ装置た
とえばレーザ加工機では、通常１００または２００ボル
トの三相交流電源を主電源に用いる。そして、入力した
三相交流電力を三相整流回路によって直流電力に変換
し、直流電力でレーザ発振部を駆動するようにしてい
る。また、レーザ発振部はかなりの熱を発生するので、
放熱（温調）用の冷却水をポンプによってレーザ発振部
に循環供給するようにしており、このポンプの駆動にも
レーザ電源部と共通の三相交流電源を用いている。2. Description of the Related Art In a laser device having a relatively large laser output, for example, a laser beam machine, a 100- or 200-volt three-phase AC power supply is usually used as a main power supply. Then, the input three-phase AC power is converted into DC power by a three-phase rectifier circuit, and the DC oscillation drives the laser oscillation unit. Also, the laser oscillator generates considerable heat,
The cooling water for heat radiation (temperature control) is circulated and supplied to the laser oscillation section by a pump, and the pump is driven by a three-phase AC power supply common to the laser power supply section.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところで、レーザ加工
が行なわれる工場では、三相交流電力の配電線に多数の
負荷が電気的に接続されており、それらの負荷で使用す
る電力が時間的に重なったりして配電容量を越えると、
たとえば配電設備内の電力ヒューズが溶断して、配電線
で欠相状態（３相の中の少なくとも１相が通電しない状
態）を起こすことがある。In a factory where laser processing is performed, a large number of loads are electrically connected to a three-phase AC power distribution line. If they overlap and exceed the distribution capacity,
For example, a power fuse in a power distribution facility may be blown to cause an open phase state (a state in which at least one of three phases is not energized) in a distribution line.
【０００４】三相の全部または２つの相で欠相になった
ときは、三相交流電力の供給が完全に停止する。負荷の
１つであるレーザ加工装置においては、そのような電力
供給の停止に伴って運転が止まり、加工を中断すること
にはなるが、各部の故障に至ることはない。[0004] When all or two of the three phases are lost, the supply of three-phase AC power is completely stopped. In a laser processing apparatus, which is one of the loads, the operation stops due to the stoppage of the power supply, and the processing is interrupted, but no failure occurs in each part.
【０００５】問題なのは、三相の中の１相だけが欠相に
なった場合である。この場合、残りの２つの相の配電線
により単相の交流電力が各負荷に供給される。そうする
と、レーザ加工装置においては、ポンプ駆動用の三相モ
ータに単相の交流電流が供給される。この単相電流は、
正常時（三相時）の１相分の電流よりも大きな電流値で
モータの電機子巻線を流れる。このため、該三相モータ
が過熱する。もっとも、この種のモータは、異常時にサ
ーマルリレーが作動し、運転を停止するようになってい
る。しかし、サーマルリレーが作動するまでは、欠相状
態で単相の過電流が流れ続けるため、モータないしポン
プに負担がかかり、冷却系統の故障の原因になることが
ある。そればかりか、ポンプの運転能力の低下に伴って
冷却能力が弱まり、結果としてレーザ発振特性（特にレ
ーザ出力）の劣化を招くおそれもある。A problem arises when only one of the three phases is missing. In this case, single-phase AC power is supplied to each load by the remaining two-phase distribution lines. Then, in the laser processing apparatus, a single-phase alternating current is supplied to the three-phase motor for driving the pump. This single-phase current is
The current flows through the armature winding of the motor with a current value larger than a current for one phase in a normal state (three-phase). For this reason, the three-phase motor overheats. However, in this type of motor, the thermal relay operates when an abnormality occurs, and the operation is stopped. However, until the thermal relay operates, a single-phase overcurrent continues to flow in the open-phase state, so that a load is imposed on the motor or the pump, which may cause a failure of the cooling system. In addition, the cooling capacity is weakened as the operating capacity of the pump is reduced, and as a result, the laser oscillation characteristics (particularly, the laser output) may be deteriorated.
【０００６】また、レーザ電源部では、入力電力が三相
から単相になると、三相整流回路内で一部の整流素子に
過大な電流が流れ、該整流素子に負担がかかる。一方
で、三相整流回路の出力に大きなリップルが現れ、レー
ザ電力効率が低下する。この状態でレーザ発振部を駆動
し続けるため、レーザ発振特性が劣化し、レーザ加工品
質にも悪影響を及ぼすおそれがある。また、三相整流回
路からの直流を大容量コンデンサ（コンデンサバンク）
に蓄えて該コンデンサの放電電流によりレーザ発振部の
励起ランプを点灯駆動させる方式のレーザ電源部にあっ
ては、上記の不具合に加えて、充電電流の大きなリップ
ルにより該コンデンサが過熱したり破損することがあ
る。In the laser power supply unit, when the input power changes from three phases to single phase, an excessive current flows to some rectifiers in the three-phase rectifier circuit, and a load is applied to the rectifiers. On the other hand, a large ripple appears in the output of the three-phase rectifier circuit, and the laser power efficiency decreases. In this state, since the laser oscillation unit is continuously driven, the laser oscillation characteristics are degraded, and the quality of laser processing may be adversely affected. In addition, the direct current from the three-phase rectifier circuit is transferred to a large-capacity capacitor (capacitor bank).
In the laser power supply unit of the type in which the excitation lamp of the laser oscillation unit is turned on and driven by the discharge current of the capacitor, the capacitor is overheated or damaged due to a large ripple of the charging current in addition to the above-mentioned problems. Sometimes.
【０００７】このように、従来のレーザ加工装置では、
入力の三相交流電力が欠相によって単相電力に変じる
と、異常事態が顕著になるまで各部で不安定な動作また
は運転を継続するため、レーザ発振特性の劣化ひいては
レーザ加工品質の劣化を来したり，装置の故障や各部の
破損または寿命短縮を起こしやすかった。As described above, in the conventional laser processing apparatus,
When the input three-phase AC power is changed to single-phase power due to phase loss, unstable operation or operation is continued in each part until the abnormal situation becomes remarkable, so that the laser oscillation characteristics and laser processing quality will deteriorate. Or it could easily cause equipment failure, damage to parts, or shortened service life.
【０００８】本発明は、かかる問題点に鑑みてなされた
もので、入力電源に用いる三相交流電源の欠相状態を早
期に検出して適切な処置をとり、レーザ発振動作の信頼
性と各部の保護をはかるようにしたレーザ装置を提供す
ることを目的とする。The present invention has been made in view of such a problem, and detects an open phase state of a three-phase AC power supply used as an input power supply at an early stage to take appropriate measures to improve reliability of laser oscillation operation and various parts. It is an object of the present invention to provide a laser device capable of protecting the laser device.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明の第１のレーザ装置は、レーザ光を発振出力
するレーザ発振部と、三相交流電力を直流電力に変換
し、前記直流電力で前記レーザ発振部を駆動するレーザ
電源部と、前記三相交流電力の少なくとも１相について
電流または電圧を監視し、その電流または電圧値に基づ
いて欠相状態を検出する欠相検出手段と、前記欠相検出
手段により欠相状態が検出されたときに前記レーザ電源
部の通電を止める制御手段とを具備する構成とした。In order to achieve the above object, a first laser device according to the present invention comprises: a laser oscillating unit for oscillating and outputting laser light; and three-phase AC power converted to DC power. A laser power supply unit for driving the laser oscillation unit with DC power, and an open-phase detecting means for monitoring current or voltage for at least one phase of the three-phase AC power and detecting an open-phase state based on the current or voltage value And a control unit for stopping the power supply to the laser power supply unit when the open-phase state is detected by the open-phase detection unit.
【００１０】また、本発明の第２のレーザ装置は、レー
ザ光を発振出力するレーザ発振部と、 三相交流電力を
直流電力に変換し、前記直流電力で前記レーザ発振部を
駆動するレーザ電源部と、前記レーザ電源部で変換され
た直流の電流または電圧を監視し、その電流または電圧
検出値に基づいて欠相状態を検出する欠相検出手段と、
前記欠相検出手段により欠相状態が検出されたときに前
記レーザ電源部の通電を止める制御手段とを具備する構
成とした。According to a second laser device of the present invention, there is provided a laser oscillating section for oscillating and outputting laser light, and a laser power supply for converting three-phase AC power into DC power and driving the laser oscillating section with the DC power. Unit, and a phase loss detection unit that monitors a DC current or voltage converted by the laser power supply unit and detects a phase loss state based on the current or voltage detection value,
And a control unit for stopping the power supply to the laser power supply unit when the open-phase state is detected by the open-phase detection unit.
【００１１】また、本発明の第３のレーザ装置は、レー
ザ光を発振出力するレーザ発振部と、 三相交流電力を
直流電力に変換し、前記直流電力で前記レーザ発振部を
駆動するレーザ電源部と、前記三相交流電力により作動
して前記レーザ発振部に冷却媒体を循環供給する冷却媒
体供給手段と、前記三相交流電力の各相について電流を
監視し、その電流値に基づいて欠相状態を検出する欠相
検出手段と、前記欠相検出手段により欠相状態が検出さ
れたときに前記冷却媒体供給手段の作動を止める制御手
段とを具備する構成とした。A third laser device according to the present invention includes a laser oscillating unit that oscillates and outputs laser light, and a laser power supply that converts three-phase AC power into DC power and drives the laser oscillating unit with the DC power. A cooling medium supply unit that operates with the three-phase AC power and circulates a cooling medium to the laser oscillation unit; monitors the current for each phase of the three-phase AC power; A configuration is provided that includes an open phase detecting means for detecting a phase state, and a control means for stopping the operation of the cooling medium supply means when the open phase state is detected by the open phase detecting means.
【００１２】また、本発明の第４のレーザ装置は、レー
ザ光を発振出力するレーザ発振部と、 三相交流電力を
直流電力に変換し、前記直流電力で前記レーザ発振部を
駆動するレーザ電源部と、前記三相交流電力により作動
して前記レーザ発振部に冷却媒体を循環供給する冷却媒
体供給手段と、前記三相交流電力の各相について電流を
監視し、その電流値に基づいて欠相状態を検出する欠相
検出手段と、前記欠相検出手段により欠相状態が検出さ
れたときに前記冷却媒体供給手段の作動と前記レーザ電
源部の通電とを止める制御手段とを具備する構成とし
た。A fourth laser device according to the present invention includes a laser oscillating unit that oscillates and outputs laser light, a laser power supply that converts three-phase AC power into DC power, and drives the laser oscillating unit with the DC power. A cooling medium supply unit that operates with the three-phase AC power and circulates a cooling medium to the laser oscillation unit; monitors the current for each phase of the three-phase AC power; A configuration comprising: a phase loss detecting means for detecting a phase state; and a control means for stopping the operation of the cooling medium supply means and the energization of the laser power supply unit when the phase loss state is detected by the phase loss detecting means. And
【００１３】[0013]
【発明の実施の形態】以下、添付図を参照して本発明の
実施例を説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００１４】図１に、本発明の一実施例によるレーザ加
工装置の主要な構成を示す。本実施例のレーザ加工装置
は、レーザ光を発振出力するレーザ発振部１０と、この
レーザ発振部１０を駆動するレーザ電源部１２と、レー
ザ発振部１０およびレーザ電源部１２を冷却するレーザ
冷却部１４と、装置内の各部を制御する制御部１６とを
備えている。FIG. 1 shows a main configuration of a laser processing apparatus according to one embodiment of the present invention. The laser processing apparatus according to the present embodiment includes a laser oscillation unit 10 that oscillates and outputs laser light, a laser power supply unit 12 that drives the laser oscillation unit 10, and a laser cooling unit that cools the laser oscillation unit 10 and the laser power supply unit 12. And a control unit 16 for controlling each unit in the apparatus.
【００１５】レーザ発振部１０は、チャンバ１８内に配
置された励起用光源たとえば励起ランプ２０およびレー
ザ媒体たとえばＹＡＧロッド２２と、チャンバ１８の外
でＹＡＧロッド２２の光軸上に配置された一対の光共振
器ミラー２４，２６とを有している。The laser oscillating unit 10 includes an excitation light source such as an excitation lamp 20 and a laser medium such as a YAG rod 22 disposed in the chamber 18, and a pair of external light sources disposed outside the chamber 18 on the optical axis of the YAG rod 22. And optical resonator mirrors 24 and 26.
【００１６】励起ランプ２０が点灯すると、その光エネ
ルギーでＹＡＧロッド２２が励起され、ＹＡＧロッド２
２の両端面より光軸上に出た光が光共振器ミラー２４，
２６の間で反射を繰り返して増幅されたのちレーザ光Ｌ
Ｂとして出力ミラー２４を抜け出る。出力ミラー２４よ
り抜け出たレーザ光ＬＢは、ミラーや光ファイバ等の光
学系（図示せず）を介して加工位置の出射ユニット（図
示せず）まで送られ、出射ユニットより被加工物（図示
せず）に照射される。When the excitation lamp 20 is turned on, the YAG rod 22 is excited by the light energy, and the YAG rod 2 is excited.
The light emitted from the two end faces on the optical axis is reflected by the optical resonator mirror 24,
The laser light L after being amplified by repeating reflection between
B exits the output mirror 24. The laser beam LB that has escaped from the output mirror 24 is sent to an emission unit (not shown) at a processing position via an optical system (not shown) such as a mirror or an optical fiber. ).
【００１７】レーザ電源部１２は、レーザ発振部１０に
供給すべきレーザ発振用の電力を蓄積するコンデンサ２
８と、商用の三相交流電源電圧（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を直流に
変換してコンデンサ２８を所定の直流電圧に充電するた
めの充電回路３０と、コンデンサ２８とレーザ発振部１
０の励起ランプ２０との間に接続されたスイッチング素
子たとえばトランジスタ３２と、このトランジスタ３２
を高周波数（たとえば１０ｋＨｚ）でスイッチング駆動
する駆動回路３４とを含んでいる。The laser power supply section 12 includes a capacitor 2 for storing laser oscillation power to be supplied to the laser oscillation section 10.
8, a charging circuit 30 for converting a commercial three-phase AC power supply voltage (U, V, W) to DC and charging the capacitor 28 to a predetermined DC voltage;
0, for example, a transistor 32 connected between the excitation lamp 20 and the transistor 32.
And a driving circuit 34 for switching-driving the signal at a high frequency (for example, 10 kHz).
【００１８】レーザ発振部１０では、レーザ発振中に励
起ランプ２０およびＹＡＧロッド２２よりかなりの熱が
発生される。この熱を放熱させてレーザ発振動作を安定
化させるため、レーザ冷却部１４は、所定温度に温調し
た冷却媒体たとえば冷却水ｃｗをレーザ発振部１０に循
環供給する。また、充電回路３０およびトランジスタ３
２も通電中は相当の熱を発生する。このため、レーザ冷
却部１４は、充電回路３０およびトランジスタ３２に熱
的に結合されている熱伝導性の放熱部材（図示せず）に
も冷却水ｃｗを循環供給する。In the laser oscillating section 10, considerable heat is generated from the excitation lamp 20 and the YAG rod 22 during laser oscillation. In order to stabilize the laser oscillation operation by radiating this heat, the laser cooling unit 14 circulates and supplies a cooling medium, for example, cooling water cw, which has been adjusted to a predetermined temperature, to the laser oscillation unit 10. The charging circuit 30 and the transistor 3
2 also generates considerable heat during energization. For this reason, the laser cooling unit 14 also circulates and supplies the cooling water cw to a heat conductive radiating member (not shown) thermally coupled to the charging circuit 30 and the transistor 32.
【００１９】レーザ冷却部１４は、図２に示すように、
冷却水ｃｗの循環供給を行うためのポンプ３６と、上記
三相交流電源電圧（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の供給を受けてポンプ
３６駆動用の動力を発生する三相モータ３８とを有して
いる。三相モータ３８の前段には、制御部１６からの制
御信号ＲＦによって開閉動作する電磁開閉器４０が設け
られている。As shown in FIG. 2, the laser cooling unit 14
A pump 36 for circulating the cooling water cw and a three-phase motor 38 for receiving the supply of the three-phase AC power supply voltages (U, V, W) and generating power for driving the pump 36 are provided. I have. An electromagnetic switch 40 that opens and closes in response to a control signal RF from the control unit 16 is provided at a stage preceding the three-phase motor 38.
【００２０】制御部１６は、装置内の制御に関する処理
を実行するマイクロコンピュータ４２と、レーザ光ＬＢ
のレーザ出力またはこれに対応するレーザ電源部１２内
の電気的パラメータを測定する各種計測手段４４〜５２
を有している。マイクロコンピュータ４２には、所要の
処理を行うための各種プログラムを格納するプログラム
メモリと、各種入力値、設定値、測定値、演算値等のデ
ータを保持するデータメモリとが含まれている。The control section 16 includes a microcomputer 42 for executing processing relating to control in the apparatus, and a laser beam LB.
Measuring means 44 to 52 for measuring the laser output of the laser or the electrical parameter corresponding to the laser output in the laser power supply section 12.
have. The microcomputer 42 includes a program memory for storing various programs for performing required processing, and a data memory for storing data such as various input values, set values, measured values, and calculated values.
【００２１】上記計測手段のうち、レーザ出力測定部４
４は、光共振器ミラー２６の後方に漏れるレーザ光Ｌ
Ｂ’を受光するフォトセンサと、このフォトセンサより
出力される電気信号に基づいてレーザ光ＬＢのレーザ出
力を求める測定回路とを有しており、求めたレーザ出力
測定値ＳLをマイクロコンピュータ４２に与える。Of the above-mentioned measuring means, the laser output measuring section 4
4 is a laser beam L leaking behind the optical resonator mirror 26.
It has a photosensor for receiving B 'and a measuring circuit for obtaining the laser output of the laser beam LB based on the electric signal output from the photosensor. give.
【００２２】電圧測定回路４６は、電圧センス線４８を
介して励起ランプ２０の両端子に電気的に接続されてお
り、電源部１２より励起ランプ２０に印加される電圧
（ランプ電圧）をたとえば実効値で測定し、求めたラン
プ電圧測定値ＳVをマイクロコンピュータ４２に与え
る。また、電流測定回路５０は、レーザ電源部１２のラ
ンプ電流供給回路に取付されている電流センサたとえば
ホールＣＴ５２より電流検出信号を受け取って、励起ラ
ンプ２０に供給される電流Ｉを実効値で測定し、求めた
ランプ電流測定値ＳI をマイクロコンピュータ４２に与
える。The voltage measuring circuit 46 is electrically connected to both terminals of the excitation lamp 20 via a voltage sense line 48, and measures a voltage (lamp voltage) applied from the power supply section 12 to the excitation lamp 20, for example, to an effective voltage. The measured value of the lamp voltage SV is given to the microcomputer 42. Further, the current measuring circuit 50 receives a current detection signal from a current sensor, for example, a hall CT 52 attached to a lamp current supply circuit of the laser power supply section 12, and measures a current I supplied to the excitation lamp 20 as an effective value. Is supplied to the microcomputer 42.
【００２３】マイクロコンピュータ４２は、レーザ電源
部１２に対しては、コンデンサ２８を設定電圧に充電さ
せるための充電制御信号ＧＱを充電回路３０に与えると
ともに、波形制御用のスイッチング制御信号ＳＷを駆動
回路３４に与える。The microcomputer 42 supplies a charging control signal GQ for charging the capacitor 28 to the set voltage to the charging circuit 30 and supplies a switching control signal SW for waveform control to the driving circuit to the laser power supply unit 12. Give to 34.
【００２４】本実施例における充電回路３０は、図２に
示すように、三相全波整流器５４と、平滑用コンデンサ
５６と、ＤＣ−ＤＣコンバータ５８とを有している。三
相全波整流器５４は、たとえば６個のダイオードを三相
ブリッジ結線してなり、ブレーカ８０を介して入力した
三相交流電源電圧（Ｕ，Ｖ，Ｗ）を全波整流して、直流
電圧ＥRを出力する。ＤＣ−ＤＣコンバータ５８は、マ
イクロコンピュータ４２からの充電制御信号ＧＱにした
がい、三相全波整流器５４からの直流電圧ＥRを充電用
の直流電圧ＥCに変換する。As shown in FIG. 2, the charging circuit 30 in this embodiment includes a three-phase full-wave rectifier 54, a smoothing capacitor 56, and a DC-DC converter 58. The three-phase full-wave rectifier 54 includes, for example, six diodes connected in a three-phase bridge, performs full-wave rectification on the three-phase AC power supply voltage (U, V, W) input via the breaker 80, and outputs a DC voltage. Outputs ER. The DC-DC converter 58 converts the DC voltage ER from the three-phase full-wave rectifier 54 into a charging DC voltage EC according to the charging control signal GQ from the microcomputer 42.
【００２５】本実施例の波形制御において、マイクロコ
ンピュータ４２は、レーザ出力測定部４４からのレーザ
出力測定値ＳL 、電圧測定回路４６からのランプ電圧測
定値ＳV または電流測定回路５０からのランプ電流測定
値ＳI 、あるいはランプ電圧測定値ＳV およびランプ電
流測定値ＳI から求めたランプ電力測定値ＳP （ＳV・
ＳI ）を予め設定されている波形制御用の基準波形と比
較して比較誤差を求め、この比較誤差を零にするよう
に、たとえばパルス幅制御信号からなるスイッチング制
御信号ＳＷを生成する。In the waveform control of this embodiment, the microcomputer 42 measures the laser output measured value SL from the laser output measuring unit 44, the lamp voltage measured value SV from the voltage measuring circuit 46, or the lamp current measured from the current measuring circuit 50. Value SI or the lamp power measured value SP (SV · SV) determined from the lamp voltage measured value SV and the lamp current measured value SI.
SI) is compared with a preset waveform control reference waveform to determine a comparison error, and a switching control signal SW composed of, for example, a pulse width control signal is generated so as to make this comparison error zero.
【００２６】このようなフィードバック制御方式によ
り、レーザ発振部１０より発振出力されるレーザ光ＬＢ
のレーザ出力またはこれに対応するレーザ電源部１２内
の電気的パラメータ（ランプ電流、ランプ電力、ランプ
電圧）が各波形制御用の基準波形に倣うように制御され
る。With such a feedback control method, the laser beam LB oscillated and output from the laser oscillation unit 10
Or the electrical parameters (lamp current, lamp power, lamp voltage) in the laser power supply unit 12 corresponding to the laser output are controlled so as to follow the reference waveform for controlling each waveform.
【００２７】マイクロコンピュータ４２には、入力部６
０、表示部６２等の周辺装置も接続される。入力部６０
は、キー・スイッチ群またはマウス等よりデータを入力
する。表示部６２は、ＬＥＤ群またはディスプレイ等に
各種の設定値、測定値、判定値のほか警報メッセージ等
も表示する。The microcomputer 42 has an input unit 6
0, peripheral devices such as the display unit 62 are also connected. Input unit 60
Input data from a key switch group or a mouse. The display unit 62 displays an alarm message and the like in addition to various set values, measured values, and determination values on a group of LEDs or a display.
【００２８】このレーザ加工装置では、配電線より供給
される三相交流電力の欠相状態を検出するため、ブレー
カ８０と充電回路３０との間の三相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の給
電線７４，７６，７８に電流センサたとえばホールＣＴ
６４Ｕ，６４Ｖ，６４Ｗがそれぞれ取り付けられてい
る。各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の給電線７４，７６，７８に電
流ＩU，ＩV，ＩWが流れている時は、各電流の波形を表
す電気信号（電流検出信号）ＫU，ＫV，ＫWが各電流セ
ンサ６４Ｕ，６４Ｖ，６４Ｗより出力されるようになっ
ている。各電流センサ６４Ｕ，６４Ｖ，６４Ｗの出力端
子は、欠相検出部６６の各入力端子に接続されている。In this laser processing apparatus, a three-phase (U, V, W) power supply line between the breaker 80 and the charging circuit 30 is detected in order to detect an open phase state of the three-phase AC power supplied from the distribution line. Current sensors 74, 76 and 78 such as Hall CT
64U, 64V, 64W are respectively attached. When the currents IU, IV, IW are flowing through the feed lines 74, 76, 78 of the respective phases (U, V, W), electric signals (current detection signals) KU, KV, KW representing the waveforms of the respective currents are generated. The current is output from each of the current sensors 64U, 64V, 64W. Output terminals of the current sensors 64U, 64V, and 64W are connected to input terminals of the open-phase detecting unit 66.
【００２９】図３に、欠相検出部６６の回路構成例を示
す。この例では、各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）につき、単相整流
回路６８Ｕ，６８Ｖ，６８Ｗと平滑回路７０Ｕ，７０
Ｖ，７０Ｗと比較回路７２Ｕ，７２Ｖ，７２Ｗとからな
る欠相検出回路を備えている。FIG. 3 shows an example of a circuit configuration of the phase loss detecting section 66. In this example, for each phase (U, V, W), single-phase rectifier circuits 68U, 68V, 68W and smoothing circuits 70U, 70W.
V, 70W and comparison circuits 72U, 72V, 72W.
【００３０】各単相整流回路６８Ｕ，６８Ｖ，６８Ｗ
は、入力した各電流センサ６４Ｕ，６４Ｖ，６４Ｗから
の交流の電流検出信号ＫU，ＫV，ＫWを半波または全波
整流して直流の電圧を出力する。各単相整流回路６８
Ｕ，６８Ｖ，６８Ｗより出力された直流電圧は、各平滑
回路７０Ｕ，７０Ｖ，７０Ｗで平滑されてから各比較回
路７２Ｕ，７２Ｖ，７２Ｗに入力される。各比較回路７
２Ｕ，７２Ｖ，７２Ｗは、入力した各電圧のレベルを基
準値ＴＨと比較し、前者（入力電圧）が後者（ＴＨ）よ
りも高いときは「正常」を意味する論理値”１”、低い
ときは「欠相」を意味する論理値”０”の判定信号ＣＰ
U，ＣＰV，ＣＰwを出力する。これらの判定信号ＣＰU，
ＣＰV，ＣＰwはマイクロコンピュータ４２に与えられ
る。Each single-phase rectifier circuit 68U, 68V, 68W
Outputs half-wave or full-wave rectified AC current detection signals KU, KV, and KW from the input current sensors 64U, 64V, and 64W, and outputs a DC voltage. Each single-phase rectifier circuit 68
The DC voltage output from U, 68V, 68W is smoothed by each of the smoothing circuits 70U, 70V, 70W and then input to each of the comparison circuits 72U, 72V, 72W. Each comparison circuit 7
2U, 72V, and 72W compare the level of each input voltage with a reference value TH, and when the former (input voltage) is higher than the latter (TH), the logical value is “1” meaning “normal”, and when the former is lower, the input voltage is lower. Is a determination signal CP having a logical value “0” meaning “open phase”
U, CPV, and CPw are output. These determination signals CPU,
CPV and CPw are given to the microcomputer 42.
【００３１】次に、本レーザ加工装置の特徴的な作用を
説明する。Next, the characteristic operation of the laser processing apparatus will be described.
【００３２】配電線より三相交流電源電圧（Ｕ，Ｖ，
Ｗ）が正常に（欠相無しで）供給されているときは、全
相（三相）の給電線７４，７６，７８でそれぞれ電流Ｉ
U，ＩV，ＩWが流れるため、電流センサ６４Ｕ，６４
Ｖ，６４Ｗより有意の（零ではない）信号レベルを有す
る電流検出信号ＫU，ＫV，ＫWがそれぞれ出力される。
このとき、欠相検出部６６の比較回路７２Ｕ，７２Ｖ，
７２Ｗにおいては、入力電圧のレベルが基準値ＴＨより
も高くなり、それぞれの比較判定信号ＣＰU，ＣＰV，Ｃ
Ｐwがいずれも論理値”１”で「正常」を示す。The three-phase AC power supply voltage (U, V,
W) is supplied normally (without phase loss), the current I is supplied through the feed lines 74, 76, 78 of all phases (three phases), respectively.
Since U, IV, and IW flow, the current sensors 64U, 64
Current detection signals KU, KV, and KW having signal levels that are more significant (non-zero) than V and 64W, respectively, are output.
At this time, the comparison circuits 72U, 72V,
At 72 W, the level of the input voltage becomes higher than the reference value TH, and the respective comparison determination signals CPU, CPV, C
Pw indicates “normal” with a logical value “1”.
【００３３】かかる判定結果を受けてマイクロコンピュ
ータ４２は三相交流電源電圧（Ｕ，Ｖ，Ｗ）が正常であ
ることを確認し、各部を通常に動作させる。したがっ
て、レーザ冷却部１４では、電磁開閉器４０が閉（通
電）状態を維持し、三相モータ３８が所定の回転数およ
びトルクでポンプ３６を駆動する。また、充電回路３０
では、三相全波整流器５４よりリップルの小さい三相全
波整流波形で直流電圧ＥRが出力され、ＤＣ−ＤＣコン
バータ５８より所定の電圧値で充電用の直流電圧ＥCが
出力される。In response to the result of the determination, the microcomputer 42 confirms that the three-phase AC power supply voltages (U, V, W) are normal, and operates each unit normally. Therefore, in the laser cooling unit 14, the electromagnetic switch 40 is maintained in a closed (energized) state, and the three-phase motor 38 drives the pump 36 at a predetermined rotation speed and torque. The charging circuit 30
Then, the DC voltage ER is output from the three-phase full-wave rectifier 54 with a three-phase full-wave rectified waveform having a small ripple, and the DC-DC converter 58 outputs the charging DC voltage EC at a predetermined voltage value.
【００３４】しかし、配電線で欠相が起きると、配電線
からのＶ相電圧（点線の波形）が欠落すると、その相の
給電線７６では電流ＩVが流れなくなる。一方、残りの
２相（Ｕ，Ｗ）は正常であるため、これら２相の給電線
７４，７８の間で単相の電流が流れる。この場合、配電
線からはＵ相電圧とＷ相電圧との差分に相当する単相交
流電圧ＥF（一点鎖線の波形）がそれら２相の給電線７
４，７８を介してレーザ電源部１２とレーザ冷却部１４
とに供給される。もっとも、レーザ冷却部１４の三相モ
ータ３８が作動している時に欠相が起きると、三相モー
タ３８より逆起電力が発生するため、給電線７６ないし
充電回路３０の該当入力端子にはＶ相の電圧も存在して
いる。However, if a phase loss occurs in the distribution line, and if the V-phase voltage (dotted waveform) from the distribution line is lost, the current IV stops flowing through the feed line 76 of that phase. On the other hand, since the remaining two phases (U, W) are normal, a single-phase current flows between these two-phase power supply lines 74, 78. In this case, a single-phase AC voltage EF (a dashed line waveform) corresponding to the difference between the U-phase voltage and the W-phase voltage is supplied from the distribution line to the two-phase power supply line 7.
4 and 78, the laser power supply unit 12 and the laser cooling unit 14
And supplied to. However, if a phase loss occurs when the three-phase motor 38 of the laser cooling unit 14 is operating, a back electromotive force is generated from the three-phase motor 38, so that the corresponding input terminal of the power supply line 76 or the charging circuit 30 is There is also a phase voltage.
【００３５】この場合、レーザ冷却部１４においては、
三相モータ３８に正常時の一相分の電流よりも大きな単
相電流が電機子巻線３８ａを流れる。この過電流の単相
電流が流れ続けると、電機子巻線３８ａが過熱し、モー
タトルクも正常でなくなる。In this case, in the laser cooling unit 14,
A single-phase current larger than the current of one phase in the three-phase motor 38 flows through the armature winding 38a. When the single-phase current of the overcurrent continues to flow, the armature winding 38a is overheated, and the motor torque is not normal.
【００３６】レーザ電源部１２においては、三相全波整
流器５４の出力電圧ＥRが大きく下がると同時にリップ
ルも増大し、それに伴ってＤＣ−ＤＣコンバータ５８の
出力電圧ＥCにもレベル低下とリップルが生じる。この
状態が続くと、三相全波整流器５４内の一部のダイオー
ドや充放電コンデンサ２８が過熱や劣化を来したり、そ
のような充電の不安定なコンデンサ２８からの放電電流
Ｉによって駆動されるレーザ発振部１０ではレーザ発振
特性が低下する。In the laser power supply section 12, the output voltage ER of the three-phase full-wave rectifier 54 is greatly reduced, and at the same time, the ripple is increased. As a result, the output voltage EC of the DC-DC converter 58 is also reduced in level and ripples occur. . When this state continues, some of the diodes and the charge / discharge capacitor 28 in the three-phase full-wave rectifier 54 may be overheated or deteriorated, or may be driven by the discharge current I from the unstable capacitor 28. In the laser oscillating section 10, the laser oscillation characteristics deteriorate.
【００３７】しかし、上記のように配電線上のＶ相の欠
相により給電線７６で電流ＩVが止まると、欠相検出部
６６において、比較回路７２Ｖの出力信号（比較判定信
号）ＣＰVが論理値”０”となって「欠相」を示す。こ
の時、他の２つの給電線７４，７８ではそれぞれ電流Ｉ
U，ＩWが流れるため、欠相検出部６６において比較回路
７２Ｕ，７２Ｗの出力信号（比較判定信号）ＣＰU，Ｃ
Ｐwはそれぞれ論理値”０”で「正常」を維持してい
る。However, as described above, when the current IV stops at the power supply line 76 due to the phase loss of the V phase on the distribution line, the output signal (comparison determination signal) CPV of the comparison circuit 72V becomes a logical value in the phase loss detection unit 66. It becomes "0", indicating "open phase". At this time, the current I
Since U and IW flow, the output signals (comparison determination signals) CPU and C of the comparison circuits 72U and 72W in the phase loss detection section 66.
Pw is maintained at “normal” with a logical value “0”.
【００３８】マイクロコンピュータ４２は、欠相検出部
６６からのそのような判定結果を受けて配電線の欠相状
態を、詳細にはＶ相の欠相を認識する。そして、この欠
相状態に対する処置として、電磁開閉器４０を遮断さ
せ、三相モータ３８ないしポンプ３６の運転を止める。
また、ＤＣ−ＤＣコンバータ５８の動作を停止させ、充
電回路３０ひいてはレーザ電源部１２内の通電を止め
る。そして、表示部６２より欠相状態を報知する警報を
メッセージまたはランプ点灯等として出す。また、警報
音を出してもよい。この警報を受け取ったユーザ（作業
員等）は、早期に欠相の修復作業を行うことができる。
本実施例では、いずれの相で欠相になっているのかまで
判別できるため、マイクロコンピュータ４２はこの詳細
な欠相検出情報を出力（表示）して、欠相修復作業の便
に供することができる。The microcomputer 42 receives such a determination result from the phase loss detecting section 66 and recognizes the phase loss state of the distribution line, specifically, the phase loss of the V phase. Then, as a countermeasure against the open phase state, the electromagnetic switch 40 is shut off, and the operation of the three-phase motor 38 or the pump 36 is stopped.
Further, the operation of the DC-DC converter 58 is stopped, and the energization of the charging circuit 30 and thus the laser power supply unit 12 is stopped. Then, an alarm for notifying the open-phase state is issued from the display unit 62 as a message or lamp lighting. Further, an alarm sound may be emitted. The user (operator or the like) who has received the warning can perform the repair work of the phase loss at an early stage.
In this embodiment, since it is possible to determine which phase is missing, the microcomputer 42 outputs (displays) this detailed missing-phase detection information and can provide the convenience of the missing-phase repair work. it can.
【００３９】このように、本実施例のレーザ加工装置で
は、主電源の三相交流電源が欠相状態になったときは、
電流センサ（６４Ｕ，６４Ｖ，６４Ｗ）および欠相検出
部６６がその欠相状態を検出し、その検出（判定）結果
を受けてマイクロコンピュータ４２がレーザ電源部１２
およびレーザ冷却部１４の動作または運転を直ちに止め
るようになっているので、各部の劣化または故障を防止
するとともに、不安定な動作または運転は行なわないよ
うにし、装置の信頼性を高めることができる。As described above, in the laser processing apparatus according to the present embodiment, when the three-phase AC power source of the main power source is in an open state,
The current sensor (64U, 64V, 64W) and the phase loss detecting section 66 detect the phase loss state, and upon receiving the detection (determination) result, the microcomputer 42 switches the laser power supply section 12
In addition, since the operation or operation of the laser cooling unit 14 is stopped immediately, deterioration or failure of each unit can be prevented, and unstable operation or operation can be prevented from being performed, and the reliability of the apparatus can be improved. .
【００４０】上記した実施例では、各相（Ｕ，Ｖ，Ｗ）
について給電線７４，７６，７８上の電流（ＩU，ＩV，
ＩW）を監視して、それらの電流値を基に正常／欠相状
態を判別するようにしている。かかる技法においては、
電流測定を必要としない簡単な回路構成でもって欠相状
態を確実に検出することが可能である。In the above embodiment, each phase (U, V, W)
For the currents on the feed lines 74, 76, 78 (IU, IV,
IW) is monitored, and a normal / open-phase state is determined based on these current values. In such techniques,
The open-phase state can be reliably detected with a simple circuit configuration that does not require current measurement.
【００４１】もっとも別の欠相検出法として、図２に点
線で示すように、三相全波整流器５４の出力側に電流セ
ンサ８２を設けてもよい。欠相時には、三相全波整流器
５４の出力電流が減少するので、その電流値から欠相状
態を検出してもよい。あるいは、三相全波整流器５４の
出力電圧を測定し、その電圧値から欠相状態を検出する
ことも可能である。As yet another method of detecting an open phase, a current sensor 82 may be provided on the output side of the three-phase full-wave rectifier 54 as shown by a dotted line in FIG. At the time of phase loss, the output current of the three-phase full-wave rectifier 54 decreases, so the phase loss state may be detected from the current value. Alternatively, it is possible to measure the output voltage of the three-phase full-wave rectifier 54 and detect the open-phase state from the voltage value.
【００４２】また、上記した実施例では、配電線からの
三相交流電源電圧（Ｕ，Ｖ，Ｗ）の中の１つの相が欠落
しても、三相モータ３８からの逆起電力が当該相の給電
線上に出力されるので、給電線上の電圧を基に欠相状態
を検出するのは難しく、この問題に対しては電流センサ
６４で電流を監視する方式を採用している。In the above-described embodiment, even if one phase in the three-phase AC power supply voltage (U, V, W) from the distribution line is lost, the back electromotive force from the three-phase motor 38 is not affected. Since the phase is output on the power supply line of the phase, it is difficult to detect the open phase state based on the voltage on the power supply line. To solve this problem, a method of monitoring the current with the current sensor 64 is adopted.
【００４３】この種の三相モータ３８を備えない場合、
あるいはこれを別系統の三相電源に接続した場合は、あ
る相が欠相すると、上記のような逆起電力が現れること
もないので、その相の給電線上では電流が流れなくなる
だけでなく、電圧も実質的に存在しなくなる。したがっ
て、電圧センサを用いて欠相状態を検出することも可能
である。If this type of three-phase motor 38 is not provided,
Alternatively, when this is connected to a three-phase power supply of another system, if a phase is lost, the back electromotive force as described above does not appear, so that not only does the current not flow on the power supply line of that phase, The voltage is also substantially absent. Therefore, it is also possible to detect an open phase state using a voltage sensor.
【００４４】また、その場合、欠相時には各相の電圧が
正常時とは異なる波形または電圧値になるので、１相ま
たは２相分の電流または電圧センサを用いて欠相状態を
検出することも可能である。In this case, when the phase is lost, the voltage of each phase has a different waveform or voltage value from the normal state. Therefore, the open-phase state is detected by using current or voltage sensors for one or two phases. Is also possible.
【００４５】上記した実施例における各部の構成、特に
レーザ発振部１０、レーザ電源部１２、レーザ冷却部１
４および制御部１６の構成は一例であり、種々の変形・
変更が可能である。たとえば、レーザ発振部１０におい
て、励起ランプ２０を他の励起光源（たとえば半導体レ
ーザ）としたり、ＹＡＧロッド２２を他のレーザ媒体と
することも可能である。また、上記実施例におけるレー
ザ電源部１２は充放電コンデンサ２８を用いて励起ラン
プ２０を駆動するコンデンサ式であるが、他の電源方式
でも可能である。上記実施例では電磁開閉器４０を遮断
してレーザ冷却部１４の運転を止めるようにしたが、三
相モータ３８に対する回転停止の制御によってレーザ冷
却部１４の運転を止めることも可能である。また、レー
ザ電源部１２における通電を止めるための手段も種々の
変形が可能である。The configuration of each part in the above embodiment, in particular, the laser oscillation part 10, the laser power supply part 12, the laser cooling part 1
The configuration of the control unit 4 and the control unit 16 is an example, and various modifications and
Changes are possible. For example, in the laser oscillation unit 10, the excitation lamp 20 can be another excitation light source (for example, a semiconductor laser), or the YAG rod 22 can be another laser medium. Further, the laser power supply section 12 in the above embodiment is a capacitor type in which the excitation lamp 20 is driven using the charge / discharge capacitor 28, but other power supply methods are also possible. In the above embodiment, the operation of the laser cooling unit 14 is stopped by shutting off the electromagnetic switch 40, but the operation of the laser cooling unit 14 can be stopped by controlling the rotation stop of the three-phase motor 38. Also, various modifications can be made to the means for stopping the power supply in the laser power supply unit 12.
【００４６】[0046]
【発明の効果】以上説明したように、本発明のレーザ装
置によれば、入力電源に用いる三相交流電源の欠相状態
を早期に検出して欠相の影響を受けやすい各部の動作を
直ちに停止させるようにしたので、各部の劣化や故障を
防止するとともに、レーザ発振動作の信頼性を高めるこ
とができる。As described above, according to the laser apparatus of the present invention, the open-phase state of the three-phase AC power supply used as the input power supply is detected at an early stage, and the operation of each part susceptible to the open phase is immediately performed. Since the operation is stopped, deterioration and failure of each part can be prevented, and the reliability of the laser oscillation operation can be improved.
【図１】実施例によるレーザ加工装置の構成を示すブロ
ック図である。FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of a laser processing apparatus according to an embodiment.
【図２】実施例のレーザ加工装置の要部の構成を示す図
である。FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of a main part of the laser processing apparatus according to the embodiment.
【図３】実施例における欠相検出部の回路構成例を示す
ブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a circuit configuration example of an open phase detection unit in the embodiment.
１０ レーザ発振部 １２ レーザ電源部 １４ レーザ冷却部 １６ 制御部 ２８ コンデンサ ３０ 充電回路 ３６ ポンプ ３８ 三相モータ ４０ 電磁開閉器 ４２ マイクロコンピュータ ６４Ｕ，６４Ｖ，６４Ｗ 電流センサ ６６ 欠相検出部 Reference Signs List 10 laser oscillation section 12 laser power supply section 14 laser cooling section 16 control section 28 capacitor 30 charging circuit 36 pump 38 three-phase motor 40 electromagnetic switch 42 microcomputer 64U, 64V, 64W current sensor 66 open phase detection section
Claims (4)
と、 三相交流電力を直流電力に変換し、前記直流電力で前記
レーザ発振部を駆動するレーザ電源部と、 前記三相交流電力の少なくとも１相について電流または
電圧を監視し、その電流または電圧値に基づいて欠相状
態を検出する欠相検出手段と、 前記欠相検出手段により欠相状態が検出されたときに前
記レーザ電源部の通電を止める制御手段とを具備するレ
ーザ装置。A laser oscillation unit that oscillates and outputs laser light; a laser power supply unit that converts three-phase AC power into DC power and drives the laser oscillation unit with the DC power; An open-phase detecting means for monitoring current or voltage for one phase and detecting an open-phase state based on the current or voltage value; and A laser device comprising: a control unit that stops energization.
と、 三相交流電力を直流電力に変換し、前記直流電力で前記
レーザ発振部を駆動するレーザ電源部と、 前記レーザ電源部で変換された直流の電流または電圧を
監視し、その電流または電圧検出値に基づいて欠相状態
を検出する欠相検出手段と、 前記欠相検出手段により欠相状態が検出されたときに前
記レーザ電源部の通電を止める制御手段とを具備するレ
ーザ装置。2. A laser oscillation unit that oscillates and outputs laser light, a laser power unit that converts three-phase AC power into DC power, and drives the laser oscillation unit with the DC power, A phase loss detecting means for monitoring the DC current or voltage and detecting a phase loss state based on the current or voltage detection value; and the laser power supply section when the phase loss state is detected by the phase loss detection means. And a control means for stopping the power supply to the laser device.
と、 三相交流電力を直流電力に変換し、前記直流電力で前記
レーザ発振部を駆動するレーザ電源部と、 前記三相交流電力により作動して前記レーザ発振部に冷
却媒体を循環供給する冷却媒体供給手段と、 前記三相交流電力の各相について電流を監視し、その電
流値に基づいて欠相状態を検出する欠相検出手段と、 前記欠相検出手段により欠相状態が検出されたときに前
記冷却媒体供給手段の作動を止める制御手段とを具備す
るレーザ装置。3. A laser oscillation unit for oscillating and outputting laser light, a laser power supply unit for converting three-phase AC power into DC power, and driving the laser oscillation unit with the DC power, and operating with the three-phase AC power. Cooling medium supply means for circulating and supplying a cooling medium to the laser oscillating unit, and monitoring current for each phase of the three-phase AC power, and detecting an open phase state based on the current value. And a control unit for stopping the operation of the cooling medium supply unit when the open phase detection unit detects the open phase state.
と、 三相交流電力を直流電力に変換し、前記直流電力で前記
レーザ発振部を駆動するレーザ電源部と、 前記三相交流電力により作動して前記レーザ発振部に冷
却媒体を循環供給する冷却媒体供給手段と、 前記三相交流電力の各相について電流を監視し、その電
流値に基づいて欠相状態を検出する欠相検出手段と、 前記欠相検出手段により欠相状態が検出されたときに前
記冷却媒体供給手段の作動と前記レーザ電源部の通電と
を止める制御手段とを具備するレーザ装置。4. A laser oscillating unit that oscillates and outputs laser light, a laser power unit that converts three-phase AC power into DC power and drives the laser oscillating unit with the DC power, and operates with the three-phase AC power. Cooling medium supply means for circulating and supplying a cooling medium to the laser oscillating unit, and monitoring current for each phase of the three-phase AC power, and detecting an open phase state based on the current value. A laser device comprising: a control unit that stops the operation of the cooling medium supply unit and the energization of the laser power supply unit when the open phase state is detected by the open phase detection unit.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040120 |