JP2010212561A - Laser oscillator and laser beam machine - Google Patents
Laser oscillator and laser beam machine Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010212561A JP2010212561A JP2009059098A JP2009059098A JP2010212561A JP 2010212561 A JP2010212561 A JP 2010212561A JP 2009059098 A JP2009059098 A JP 2009059098A JP 2009059098 A JP2009059098 A JP 2009059098A JP 2010212561 A JP2010212561 A JP 2010212561A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- switching element
- laser
- lead terminal
- electric circuit
- voltage power
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Landscapes
- Lasers (AREA)
- Laser Beam Processing (AREA)
Abstract
【課題】本発明は、加工性能を向上でき、かつ安価で信頼性の高いレーザ発振装置およびレーザ加工機装置を提供することを目的とする。
【解決手段】高電圧電源4を構成するスイッチング素子5を放熱用構造物7に固定し、放熱用構造物7は高電圧電源4の雰囲気温度よりも低温の冷却媒質8を内部に循環させる冷却部を有し、かつスイッチング素子5は電気回路9と接続するリード端子6が同一面に設けられ、スイッチング素子5のリード端子6の引き出し方向が鉛直、あるいは、水平に対して角度45度から90度未満となるように放熱用構造物7に取付けたものである。
【選択図】図1An object of the present invention is to provide a laser oscillation apparatus and a laser processing machine apparatus that can improve machining performance, are inexpensive and have high reliability.
A switching element 5 constituting a high voltage power supply 4 is fixed to a heat radiating structure 7, and the heat radiating structure 7 is cooled by circulating a cooling medium 8 having a temperature lower than the ambient temperature of the high voltage power supply 4 inside. The switching element 5 has a lead terminal 6 connected to the electric circuit 9 on the same surface, and the lead terminal 6 of the switching element 5 is pulled out vertically or at an angle of 45 to 90 with respect to the horizontal. It is attached to the heat dissipating structure 7 so as to be less than 5 degrees.
[Selection] Figure 1
Description
本発明はレーザ媒質にガスを用いたレーザ発振装置およびレーザ加工機に関するものである。 The present invention relates to a laser oscillation device and a laser processing machine using a gas as a laser medium.
近年、レーザ発振装置およびレーザ加工機は加工対象物を非接触でかつ熱影響が少なく加工できるという特徴から多様な材質や形状の切断や溶接等に多用されている。 2. Description of the Related Art In recent years, laser oscillators and laser processing machines are widely used for cutting and welding of various materials and shapes because of the feature that a workpiece can be processed in a non-contact manner and with little thermal influence.
従来、図8に示すようなスイッチング素子で構成された高電圧電源を有するレーザ発振装置が用いられていた。以下、図8を参照しながら説明する。 Conventionally, a laser oscillation apparatus having a high-voltage power source constituted by switching elements as shown in FIG. 8 has been used. Hereinafter, a description will be given with reference to FIG.
図に示すように従来のレーザ発振装置は、内部にレーザガスを配置した誘電体からなる放電管1と、この放電管1の両端に反射鏡2aと部分反射鏡2bを配置して構成した光共振器2と、放電管1内のレーザガスに放電を行うために放電管1に設けた電極3と、電極3に接続して電力を供給する高電圧電源4を備えていた。
As shown in the figure, the conventional laser oscillation device is an optical resonance constituted by a
この高電圧電源4は商用200V電圧などから放電励起に必要な数10kVの高電圧を得るもので、一般的にトランジスタなどのスイッチング素子30を用いたインバータと昇圧トランスから構成される。
The high voltage power supply 4 obtains a high voltage of several tens of kV required for discharge excitation from a commercial 200 V voltage or the like, and is generally composed of an inverter using a
前記スイッチング素子30は複数個使用されてインバータを構成しており、スイッチング素子30を固定する放熱用構造物7は高電圧電源4の雰囲気温度よりも低温の冷却媒質8を内部に循環させ冷却する冷却部を設けている。
A plurality of the
また、このスイッチング素子30は1個あるいは複数個をまとめて樹脂でモールドしたモジュール品が製造組立の利便性から多く利用されていた。このスイッチング素子30のモジュール品はスイッチング素子および相互間の配線接続や制御信号を樹脂モールドすることで雰囲気から隔離するとともに、スイッチング素子30の電気回路との接続のリード端子と放熱面の距離を結露しない程度に離し、またスイッチング素子30のリード端子が複数ある場合はリード端子相互間の距離も離すことができ容易に電気絶縁性を確保するものである。
In addition, a module product in which one or a plurality of
また、スイッチング素子30を前記モジュール品を採用せず、高電圧電源を構成する場合もある(例えば特許文献1参照)。
In some cases, the
この場合には、放熱用構造物内に循環させる冷却媒質の配管経路中に電磁弁を設け、放熱用構造物の温度に応じて前記電磁弁を開閉し、スイッチング素子の過冷却を防ぎ、結露による電気絶縁性低下を防いでいる。
上記従来のレーザ発振装置やレーザ加工機において、高電圧電源4のスイッチング素子30の動作速度をより高速化しようとする場合には、動作速度の向上に伴う発熱量の増加に対処するため、スイッチング素子30を固定する放熱用構造物7は高電圧電源4の雰囲気温度よりも低温の冷却媒質8を内部に循環させ冷却する構造となり、その結果、雰囲気温度との飽和水蒸気量の差でスイッチング素子30および放熱用構造物7表面に結露を生じ、この結露がリード端子間に付着し電気絶縁を低下させ、故障に至る可能性があるという課題を有していた。
In the conventional laser oscillation device or laser processing machine, when the operation speed of the
また、冷却媒質の配管経路中に電磁弁を設け、放熱用構造物の温度により電磁弁を開閉し、結露を防止する場合は、電磁弁および電磁弁開閉制御回路の付加により装置が高価になり、また電磁弁の定期的メンテナンスも必要となり、実用に課題を有していた。 In addition, when a solenoid valve is provided in the cooling medium piping path to open and close the solenoid valve according to the temperature of the heat dissipation structure and prevent condensation, the addition of the solenoid valve and solenoid valve opening / closing control circuit makes the device expensive. In addition, periodic maintenance of the solenoid valve is necessary, which has a problem in practical use.
本発明は、加工性能を向上でき、かつ安価で信頼性の高いレーザ発振装置およびレーザ加工機装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a laser oscillation device and a laser processing machine device that can improve machining performance and are inexpensive and highly reliable.
上記問題点を解決するために本発明は、内部にレーザガスを配置した放電管と、前記放電管に設けた電極と、前記電極に電力を供給する高電圧電源を備え、前記高電圧電源を構成するスイッチング素子を放熱用構造物に固定し、前記放熱用構造物は前記高電圧電源の雰囲気温度よりも低温の冷却媒質を内部に循環させる冷却部を有し、かつ前記スイッチング素子は電気回路と接続するリード端子が同一面に設けられ、前記スイッチング素子のリード端子の引き出し方向が鉛直、あるいは、水平に対して角度45度から90度未満となるように前記放熱用構造物に取付けたものである。 In order to solve the above problems, the present invention comprises a discharge tube in which a laser gas is disposed, an electrode provided in the discharge tube, and a high voltage power source for supplying power to the electrode, and constitutes the high voltage power source. A switching element is fixed to the heat dissipation structure, the heat dissipation structure includes a cooling unit that circulates a cooling medium having a temperature lower than the ambient temperature of the high-voltage power supply, and the switching element includes an electric circuit. A lead terminal to be connected is provided on the same surface, and the lead terminal of the switching element is attached to the heat radiating structure so that the lead direction of the switching element is vertical or less than 45 degrees with respect to the horizontal. is there.
この構成により、スイッチング素子のリード端子の引き出し方向が鉛直あるいは、水平に対して角度45度から90度未満となるように放熱用構造物に取付けられているため、冷却部による冷却時の結露で発生した水滴はリード端子に沿って滴下し水滴滞留が発生することはなく、電気絶縁確保に有効である。 With this configuration, the lead terminal of the switching element is attached to the heat dissipating structure so that the direction from which the lead terminal of the switching element is drawn is 45 to less than 90 degrees with respect to the vertical or horizontal. The generated water droplets are dripped along the lead terminals and no water droplet retention occurs, which is effective for ensuring electrical insulation.
以上の構成により本発明は、結露が発生する場合でも安価で高速動作の非モールド品スイッチング素子を故障させることなく使用でき、レーザ発振器およびレーザ加工機の加工性能を向上し、かつ安価で信頼性の高いレーザ発振装置およびレーザ加工機装置を提供することができる。 With the above configuration, the present invention can be used without causing damage to a non-molded switching element that is inexpensive and operates at high speed even when condensation occurs, improves the processing performance of the laser oscillator and the laser processing machine, and is inexpensive and reliable. It is possible to provide a laser oscillation apparatus and a laser processing machine apparatus with high height.
以下に本発明の実施の形態を図面によって説明する。図1から図6は本発明の実施の形態におけるレーザ発振装置の説明図で、図7は本発明の実施の形態におけるレーザ加工機の説明図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. 1 to 6 are explanatory diagrams of a laser oscillation apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 7 is an explanatory diagram of a laser beam machine according to an embodiment of the present invention.
(実施の形態1)
以下に本発明の実施の形態1を図1を用いて説明する。
(Embodiment 1)
なお、放電管1、光共振器2、電極3、高電圧電源4については従来と同じ構成であり、同じ符号を付し、その説明を省略する。
The
本実施の形態の特徴とする点について、以下に説明する。 The features of this embodiment will be described below.
図1に示すように、高電圧電源4を構成するスイッチング素子5は放熱用構造物7に固定され、放熱用構造物7は高電圧電源4の雰囲気温度よりも低温の冷却媒質8を内部に循環させ冷却する構造であり、かつスイッチング素子5は電気回路との接続のためのリード端子6が同一面に設けられている形態であり、スイッチング素子5のリード端子6の引き出し方向が鉛直となるように放熱用構造物7に取付けられている。
As shown in FIG. 1, the
以上のように構成されたレーザ発振装置について、その動作を説明する。 The operation of the laser oscillation apparatus configured as described above will be described.
放熱用構造物7の内部を循環する冷却媒質8の温度T1と、高電圧電源4の雰囲気温度T2は、T1<T2の関係にあることから、スイッチング素子5の動作が停止状態などにより放熱用構造物7が冷却媒質8により十分冷却され、放熱用構造物7の表面温度T3が雰囲気温度T2に対し、T3<T2の関係となり、かつ湿潤雰囲気であった場合には、飽和水蒸気量の差から放熱用構造物7の表面および、共に冷却状態にあるスイッチング素子5の表面に結露を生じる。
Since the temperature T1 of the
この結露は時間経過と共に水滴を形成し、成長して重力方向に滴下し始める。ただし、重力方向に構造体の障害があれば滞留する。 This condensation forms water droplets over time, grows and begins to drip in the direction of gravity. However, it stays if there is an obstacle in the structure in the direction of gravity.
スイッチング素子5のリード端子6は一般的に絶縁被覆はなされていないため、前記水滴滞留が電気回路接続リード端子6近傍に発生すると電気絶縁不良を招く恐れがある。
Since the
しかし、本実施の形態によればスイッチング素子5のリード端子6の引き出し方向が鉛直となるように放熱用構造物7に取付けられているため、前記結露による水滴はリード端子6に沿って滴下し水滴滞留が発生することはなく、電気絶縁を確保することができる。
However, according to the present embodiment, since the
(実施の形態2)
以下に本発明の実施の形態2を図2を用いて説明する。
(Embodiment 2)
なお、実施の形態1及び従来と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the same structure as
図2に示す本実施の形態2の特徴とする点は、高電圧電源4を構成するスイッチング素子5の電気回路接続リード端子6の引き出し方向が水平に対して角度45度から90度未満となるように放熱用構造物7に取付けられていることである。
The feature of the second embodiment shown in FIG. 2 is that the drawing direction of the electric circuit
前記結露による水滴が発生した場合には、スイッチング素子5のリード端子6に沿って水滴は流れ、かつリード端子6の引き出し方向が水平に対して角度45度から90度未満となるように構成されていることから、リード端子6から滴下した水滴は放熱用構造物7の表面に到達し、その後は放熱用構造物7の表面に沿って水滴が流れるため、スイッチング素子5およびその周辺の電気回路への水滴滞留を防ぎ、電気絶縁を確保することができる。
When water droplets are generated due to the condensation, the water droplets flow along the
(実施の形態3)
以下に本発明の実施の形態3を図3を用いて説明する。
(Embodiment 3)
A third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG.
なお、実施の形態1、2及び従来と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
In addition, the same code | symbol is attached | subjected about
図3に示す本実施の形態3の特徴とする点は、高電圧電源4を構成するスイッチング素子5のリード端子6に接続される電気回路の位置構成として、電気回路がスイッチング素子5のリード端子6の鉛直下以外の位置に配置、すなわち、リード端子6の鉛直下には配置禁止することである。
The feature of the third embodiment shown in FIG. 3 is that the position of the electric circuit connected to the
この構成により、スイッチング素子5およびリード端子6に沿って結露した水滴が流れても、電気回路に滴下することはなく、電気絶縁を確保することができる。
With this configuration, even when water droplets condensed along the
(実施の形態4)
以下に本発明の実施の形態4を図4を用いて説明する。
(Embodiment 4)
Embodiment 4 of the present invention will be described below with reference to FIG.
なお、実施の形態1から3及び従来と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。 Note that the same reference numerals are given to the same configurations as in the first to third embodiments and the related art, and the description thereof is omitted.
図4に示す本実施の形態4の特徴とする点は、高電圧電源4を構成するスイッチング素子5のリード端子6に接続される電気回路9の接続配線経路の一部として、水平に対して仰角0度以上の構成を設けることである。
The feature of the fourth embodiment shown in FIG. 4 is that it is horizontal with respect to a part of the connection wiring path of the
この構成により、スイッチング素子5およびリード端子6に沿って結露した水滴が流れても、接続配線経路の水平に対して仰角0度以上の構成部分で水滴は一時滞留し、その後、重力方向に滴下するため電気回路9には水滴は到達せず、電気絶縁を確保することができる。
With this configuration, even if water droplets condensed along the switching
(実施の形態5)
以下に本発明の実施の形態5を図5を用いて説明する。
(Embodiment 5)
なお、実施の形態1から4及び従来と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。
In addition, the same code | symbol is attached | subjected about
図5に示す本実施の形態5の特徴とする点は、高電圧電源4を構成するスイッチング素子5のリード端子6に接続される電気回路9の接続配線経路として、角度90度以下の曲げ構成を設けたことである。
A feature of the fifth embodiment shown in FIG. 5 is that a bending configuration with an angle of 90 degrees or less is used as a connection wiring path of the
この構成により、スイッチング素子5およびリード端子6に沿って結露した水滴が流れても、接続配線経路の角度90度以下の曲げ構成部分で水滴は一時滞留し、その後、重力方向に滴下するため電気回路9には水滴は到達せず、角度90度以下の曲げ構成が可能な配線材料を有する場合には、電気絶縁を確保することができる。
With this configuration, even when water droplets condensed along the switching
なお、高電圧電源4を構成するスイッチング素子5のリード端子6を複数有し、スイッチング素子5の複数のリード端子6全てと、スイッチング素子5のリード端子6に接続される電気回路の複数の接続配線経路の少なくとも電気充電部が露出している範囲について、スイッチング素子5の複数のリード端子6全てと電気回路の複数の接続配線経路全ての相対位置が鉛直方向に重ならないように配置することにより、ある一つのリード端子6に沿って結露した水滴が流れても、その他の電気回路接続リード端子6および接続される電気回路には滴下せず、電気絶縁を確保することができる。
It should be noted that a plurality of
また、上記各構成に対し、少なくとも結露防止を目的とした水分透過量が少ない電気絶縁物で高電圧電源4を構成するスイッチング素子5のリード端子6あるいは、リード端子6に接続される電気回路までの接続配線経路を覆うことを必要としない、すなわち結露防止の電気絶縁物質で覆わず構成することで、生産コストを下げることが可能となり、安価でかつ電気絶縁確保には支障を及ぼさないように構成できる。
Further, for each of the above-described configurations, at least the
さらに、高電圧電源4を構成するスイッチング素子5のリード端子6の間隔が3mm以上である構成においては、より高密度で小型のスイッチング素子を開発、採用可能とし、かつ結露による水滴の成長においても、複数の電気回路接続リード端子6間を短絡する前に滴下し、電気絶縁を確保することができる。
Further, in the configuration in which the distance between the
(実施の形態6)
以下に本発明の実施の形態6を図6を用いて説明する。
(Embodiment 6)
なお、実施の形態1から5及び従来と同じ構成については同じ符号を付し、その説明を省略する。 In addition, about the same structure as Embodiment 1-5 and the past, the same code | symbol is attached | subjected and the description is abbreviate | omitted.
図6に示す本実施の形態6の特徴とする点は、高電圧電源4を構成するスイッチング素子5を放熱用構造物7に相対的に鉛直方向に重ねて複数個に取付ける構成を上記実施の形態1から5までの構成に付加することにより、電気絶縁を確保し、かつ、高密度構成が可能で、高電圧電源4を安価に小型化ができる。
The feature of the sixth embodiment shown in FIG. 6 is that the switching
(実施の形態7)
以下に本発明の実施の形態7のレーザ加工機を図7を用いて説明する。
(Embodiment 7)
A laser beam machine according to
図7に示すように、レーザビーム10は、反射鏡15にて反射され、ワーク16近傍へ導かれる。レーザビーム10は、トーチ17内部に備えられた集光レンズ18によって高密度のエネルギビームに集光され、ワーク16に照射され、加工が行われる。ワーク16は加工テーブル19上に固定されており、X軸モータ20あるいはY軸モータ21によって、トーチ17はワーク16に対して相対的に移動する事で、所定の形状の加工が行われる。
As shown in FIG. 7, the
本実施の形態7の特徴とする点は、上述したレーザ加工機に、実施の形態1から6におけるレーザ発振装置を用いることにより、湿潤環境下にあっても安定して継続使用ができる信頼性の高いレーザ加工機が得られることである。 The feature of the seventh embodiment is that the laser processing apparatus described in the first to sixth embodiments is used for the laser processing machine described above, so that it can be stably used continuously even in a humid environment. High laser processing machine can be obtained.
本発明は、結露が発生する湿潤環境下にある場合でも、安価で高速動作の非モールド品スイッチング素子を故障させることなく使用できる信頼性の高いレーザ発振装置およびレーザ加工機として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a highly reliable laser oscillation device and laser processing machine that can be used without causing failure of a non-molded switching element that is inexpensive and operates at high speed even in a humid environment where condensation occurs.
1 放電管
2 光共振器
3 電極
4 高電圧電源
5 スイッチング素子
6 リード端子
7 放熱用構造物
8 冷媒
9 電気回路
10 レーザビーム
15 反射鏡
16 ワーク
17 トーチ
18 集光レンズ
19 加工テーブル
20 X軸モータ
21 Y軸モータ
DESCRIPTION OF
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009059098A JP2010212561A (en) | 2009-03-12 | 2009-03-12 | Laser oscillator and laser beam machine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2009059098A JP2010212561A (en) | 2009-03-12 | 2009-03-12 | Laser oscillator and laser beam machine |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2010212561A true JP2010212561A (en) | 2010-09-24 |
Family
ID=42972417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2009059098A Pending JP2010212561A (en) | 2009-03-12 | 2009-03-12 | Laser oscillator and laser beam machine |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2010212561A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012059074A1 (en) * | 2010-11-03 | 2012-05-10 | Bergmann Messgeräte Entwicklung Kg | High-voltage switch with cooling device |
| US20150165561A1 (en) * | 2012-06-01 | 2015-06-18 | Snecma | Method and device for drilling a workpiece with laser pulses |
-
2009
- 2009-03-12 JP JP2009059098A patent/JP2010212561A/en active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2012059074A1 (en) * | 2010-11-03 | 2012-05-10 | Bergmann Messgeräte Entwicklung Kg | High-voltage switch with cooling device |
| US9070665B2 (en) | 2010-11-03 | 2015-06-30 | Bergmann Messgeraete Entwicklung Kg | High-voltage switch with a cooling device |
| US20150165561A1 (en) * | 2012-06-01 | 2015-06-18 | Snecma | Method and device for drilling a workpiece with laser pulses |
| US9713855B2 (en) * | 2012-06-01 | 2017-07-25 | Snecma | Method and device for drilling a workpiece with laser pulses |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100869993B1 (en) | Power module, method for producing same and air conditioner | |
| US20160365701A1 (en) | Laser apparatus in which laser oscillation part, air cooling machine and dehumidifier are cooled by common cooling water | |
| CN104335471B (en) | Inverter unit | |
| JP5208187B2 (en) | Reactor device | |
| US10943752B2 (en) | Relay cooling device | |
| US20150208556A1 (en) | Power conversion apparatus | |
| US20160307822A1 (en) | Semiconductor device | |
| US12484201B2 (en) | Electric device with immersed electronic components and elongated busbar forming an upward flow | |
| JP2010212561A (en) | Laser oscillator and laser beam machine | |
| WO2016158998A1 (en) | Electricity storage element production method and electricity storage element production device | |
| US10461656B2 (en) | Power conversion device having a cover that covers DC positive and negative terminals | |
| KR101194568B1 (en) | Inverter | |
| US20190334315A1 (en) | Optical module control method, optical module unit, and optical module | |
| JP5560078B2 (en) | Power supply | |
| CN117791295B (en) | Semiconductor laser | |
| JP6700978B2 (en) | Power converter | |
| JP5046087B2 (en) | Motor control device | |
| JP2006041314A (en) | Inductor element and electronic equipment | |
| US8310831B2 (en) | Thermal packaging of a motor controller for an auxiliary power unit | |
| JP2007318823A (en) | Linear motor, stage apparatus, exposure apparatus and device manufacturing method | |
| JP2007151319A (en) | Covering stripping apparatus and covering stripping method | |
| US9895785B2 (en) | Motor driving device of machine tool comprising plurality of switching elements | |
| US20200381153A1 (en) | Truncated Flat Wire Coil | |
| JP4969927B2 (en) | DC high voltage generator | |
| CN106870965A (en) | Light source cell and the light fixture using the light source cell |