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公開番号2025091066
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-18
出願番号2023206046
出願日2023-12-06
発明の名称レーザー電源制御装置及びレーザー加工装置
出願人住友重機械工業株式会社
代理人個人
主分類H01S 3/032 20060101AFI20250611BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】従来の手法でパルスエネルギーをエネルギー目標範囲に収める調整を行うことができない場合であっても、調整を行うことを可能にするレーザー電源制御装置を提供する。
【解決手段】レーザー電源が、直流のDCリンク電圧を発生する充電電源と、DCリンク電圧が印加され、DCリンク電圧から高周波電流を発生するHブリッジ回路を含む高周波電源とを有する。レーザー電源制御装置の電圧デューティ指令部が、高周波電流が供給されるパルスレーザー発振器から出力されるパルスレーザービームのパルスエネルギーの測定値がエネルギー目標範囲に収まるように、DCリンク電圧の電圧目標値とHブリッジ回路を駆動するデューティ比指令値とを調整して充電電源及び高周波電源を制御する。
【選択図】図5
特許請求の範囲【請求項１】
直流のＤＣリンク電圧を発生する充電電源と、前記ＤＣリンク電圧が印加され、前記ＤＣリンク電圧から高周波電流を発生するＨブリッジ回路を含む高周波電源とを有するレーザー電源を制御するレーザー電源制御装置であって、
前記高周波電流が供給されるパルスレーザー発振器から出力されるパルスレーザービームのパルスエネルギーの測定値がエネルギー目標範囲に収まるように、前記ＤＣリンク電圧の電圧目標値と前記Ｈブリッジ回路を駆動するデューティ比指令値とを調整して前記充電電源及び前記高周波電源を制御する電圧デューティ指令部を備えたレーザー電源制御装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記電圧デューティ指令部は、前記電圧目標値が、前記ＤＣリンク電圧の電圧調整範囲に収まる条件の下で、前記電圧目標値及び前記デューティ比指令値を調整する請求項１に記載のレーザー電源制御装置。
【請求項３】
前記電圧デューティ指令部は、前記高周波電流の電流値が、予め設定されている電流上限値を超えない条件の下で前記電圧目標値及び前記デューティ比指令値を調整する請求項２に記載のレーザー電源制御装置。
【請求項４】
前記電圧デューティ指令部は、前記デューティ比指令値を一定にして前記電圧目標値を前記電圧調整範囲内で調整しても、前記パルスレーザー発振器から出力されるパルスレーザービームのパルスエネルギーが前記エネルギー目標範囲に収まらない場合に、前記デューティ比指令値を調整する請求項２または３に記載のレーザー電源制御装置。
【請求項５】
前記電圧デューティ指令部は、前記電圧目標値を前記電圧調整範囲内で調整し、かつ前記デューティ比指令値をデューティ比調整範囲内で調整しても、前記パルスレーザー発振器から出力されるパルスレーザービームのパルスエネルギーが前記エネルギー目標範囲に収まらない場合、電圧デューティ比の調整ができないことを報知する請求項４に記載のレーザー電源制御装置。
【請求項６】
さらに、
前記レーザー電源の効率を計算する効率計算部と、
制御モードが設定される制御モード設定部と
を備えており、
前記制御モード設定部に設定された制御モードが高効率モードであるとき、前記電圧デューティ指令部は、前記レーザー電源の効率が最も高くなるように前記電圧目標値及び前記デューティ比指令値を調整する請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザー電源制御装置。
【請求項７】
前記制御モード設定部に高電流モードが設定されているとき、前記電圧デューティ指令部は、前記高周波電流の電流値が最も大きくなるように前記電圧目標値及び前記デューティ比指令値を調整する請求項６に記載のレーザー電源制御装置。
【請求項８】
前記制御モード設定部に設定された制御モードが低電流モードであるとき、前記電圧デューティ指令部は、前記高周波電流の電流値が最も小さくなるように前記電圧目標値及び前記デューティ比指令値を調整する請求項６に記載のレーザー電源制御装置。
【請求項９】
前記ＤＣリンク電圧を発生する前記充電電源と、
前記ＤＣリンク電圧が印加され、前記高周波電流を発生して前記パルスレーザー発振器に入力する前記高周波電源と、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のレーザー電源制御装置と
を備えたレーザー加工装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザー電源制御装置及びレーザー加工装置に関する。
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
パルスレーザービームを用いてプリント基板に穴あけ加工を行うレーザー加工装置は、レーザー電源、レーザー発振器、及び加工機を含む。レーザー電源は、整流器、充電電源、及び高周波電源を含む（特許文献１等参照）。レーザー電源制御装置がレーザー電源を制御する。充電電源は、整流器で整流された直流電圧を昇圧してＤＣリンク電圧を発生する。ＤＣリンク電圧は、高周波電源に印加される。高周波電源は、ＤＣリンク電圧から高周波電流をパルス的に生成する。高周波電流は、負荷となるパルスレーザー発振器に供給される。
【０００３】
パルスレーザー発振器から出力されたパルスレーザービームが加工機に入力され、レーザー加工が行われる。パルスレーザー発振器として、例えば炭酸ガスレーザー発振器が用いられる。高周波電流のパルス幅を固定し、ＤＣリンク電圧を調整することにより、パルスレーザービームの１パルス当たりのエネルギー（パルスエネルギー）の調整が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１９－１９２７１４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ＤＣリンク電圧は、電圧上限値以下かつ電圧下限値以上の電圧調整範囲内で調整される。また、高周波電流にも電流上限値が設定されており、高周波電流が電流上限値を越えない条件の下で、調整が行われる。
【０００６】
レーザー加工装置の運転環境や状態（例えば、レーザー媒質ガスの状態）が変わると、パルスエネルギーが変動する。この場合、ＤＣリンク電圧を調整範囲内で変化させることにより、目標とするパルスエネルギーを得ることができる。ところが、レーザー加工装置の運転環境や状態の変化量が大きくなくなると、ＤＣリンク電圧を調整範囲内で変化させても、目標とするパルスエネルギーが得られない場合がある。
【０００７】
本発明の目的は、従来の手法でパルスエネルギーをエネルギー目標範囲に収める調整を行うことができない場合であっても、調整を行うことを可能にするレーザー電源制御装置を提供することである。本発明の他の目的は、このレーザー電源制御装置を搭載したレーザー加工装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一観点によると、
直流のＤＣリンク電圧を発生する充電電源と、前記ＤＣリンク電圧が印加され、前記ＤＣリンク電圧から高周波電流を発生するＨブリッジ回路を含む高周波電源とを有するレーザー電源を制御するレーザー電源制御装置であって、
前記高周波電流が供給されるパルスレーザー発振器から出力されるパルスレーザービームのパルスエネルギーの測定値がエネルギー目標範囲に収まるように、前記ＤＣリンク電圧の電圧目標値と前記Ｈブリッジ回路を駆動するデューティ比指令値とを調整して前記充電電源及び前記高周波電源を制御する電圧デューティ指令部を備えたレーザー電源制御装置が提供される。
【０００９】
本発明の他の観点によると、
前記ＤＣリンク電圧を発生する前記充電電源と、
前記ＤＣリンク電圧が印加され、前記高周波電流を発生して前記パルスレーザー発振器に入力する前記高周波電源と、
前記レーザー電源制御装置と
を備えたレーザー加工装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
ＤＣリンク電圧を調整してもパルスエネルギーを目標範囲に収めることができない場合であっても、デューティ比指令値を調整することにより、パルスエネルギーを目標範囲に収めることが可能な場合がある。
【図面の簡単な説明】
（【００１１】以降は省略されています）

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