專利名稱：激光裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種激光裝置，尤其涉及具有外部接地保護(hù)裝置的激光裝置。
背景技術(shù)：
一直以來(lái)，激光裝置被廣泛應(yīng)用于切割、焊接、表面處理等加工領(lǐng)域。尤 其為了高效地取得高輸出而在激光加工領(lǐng)域使用了 二氧化碳?xì)怏w激光裝置。
二氧化碳?xì)怏w激光裝置為了提高激光振蕩地輸出，使用鼓風(fēng)機(jī)，在放電電 極間以高速流過(guò)包含二氧化碳?xì)怏w地激光氣體并使其循環(huán)。然后，在激光氣體 循環(huán)的氣體循環(huán)3各徑上配置該鼓風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)。該電動(dòng)機(jī)由于在減壓下工作， 所以被使用于耐電壓比大氣壓下低的狀態(tài)中。另外，這種激光裝置從三相交流 電力線接受電力供給進(jìn)行工作。
在這樣的二氧化碳?xì)怏w激光裝置工作的工場(chǎng)中，有很多是建成之后經(jīng)過(guò)了 相當(dāng)?shù)哪觐^的工場(chǎng)，現(xiàn)在還發(fā)現(xiàn)很多對(duì)電氣設(shè)備的接地的保護(hù)裝置不完備的工 場(chǎng)。當(dāng)在這樣的工場(chǎng)中某電氣設(shè)備發(fā)生了接地時(shí)，電氣連接到與該電氣設(shè)備相 同的配電系統(tǒng)的二氧化碳?xì)怏w激光裝置，由該接地導(dǎo)致的與電源各相接地之間 的電壓異常上升、存在鼓風(fēng)機(jī)的電動(dòng)機(jī)會(huì)引起絕緣破壞的情況。
為了防止來(lái)自這樣的外部接地的事故，存在通過(guò)使用零相電流檢測(cè)用的電 流變換器(CT)或零相電壓檢測(cè)用的電壓變換器(PT)等來(lái)檢測(cè)外部接地的 裝置?？墒牵?yàn)檠b置自身體積龐大另外價(jià)格昂貴，所以，這些就成為新導(dǎo)入 外部接地的防止裝置的障礙。
另一方面，提出了作為負(fù)載連接電動(dòng)機(jī)的電氣系統(tǒng)的接地檢測(cè)裝置。
例如，在JP8-322140-A中公開了對(duì)電動(dòng)機(jī)起動(dòng)時(shí)的沖擊電流中的直流 成分所引起的變流器的飽和進(jìn)行抑制、可防止電動(dòng)機(jī)保護(hù)用繼電器的不必要?jiǎng)?作的接地檢測(cè)裝置，提出了使用線圈檢測(cè)接地的方法?？墒?，在JP8-322140-A中記載的接地檢測(cè)裝置所檢測(cè)的是自己裝置內(nèi) 的接地，難以對(duì)外部的接地進(jìn)行檢測(cè)。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供具備具有簡(jiǎn)易構(gòu)造且廉價(jià)的外部接地保護(hù)裝置 的激光裝置。
為了解決上述課題，本發(fā)明的激光裝置，具備由三相交流電力線供給電力 的電源，特征是所述電源在其內(nèi)部具有電容器，所述激光裝置具有外部接地 保護(hù)裝置，該外部接地保護(hù)裝置具備電壓測(cè)定單元，其利用所述電容來(lái)測(cè)定 所述三相交流電力線的各相與接地之間的電壓；以及電力切斷單元，其比較由 所述電壓測(cè)定單元所測(cè)定的電壓的值和規(guī)定的閾值，在該電壓的值超過(guò)了該閾 值時(shí)切斷從所述三相交流電力線向所述電源的電力供給。
另外，理想的是，本發(fā)明的激光裝置具有三個(gè)所述電容器，將該電容器各 自連接在所述三相交流電力線的所述各相與所述接地之間，所述電壓測(cè)定單元 在所述各相和所述電容器各自之間測(cè)定電壓。
另夕卜，理想的是本發(fā)明的激光裝置具有警報(bào)單元，其在由所述電壓測(cè)定單 元所測(cè)定的所述電壓的值超過(guò)了所述閾值時(shí)輸出警報(bào)。
此外，理想的是本發(fā)明的激光裝置，所述激光裝置是氣體激光裝置，具有 使激光氣體循環(huán)的鼓風(fēng)^L和真空泵，該鼓風(fēng)機(jī)以及該真空泵各自具有在減壓下 驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)，所述電動(dòng)機(jī)各自接受所述三相交流電力線的電力供給，在由所 述電壓測(cè)定單元所測(cè)定的所述電壓的值超過(guò)了所述闊值時(shí)，所述電力切斷單 元，切斷從所述三相交流電力線向所述電源的電力供給，并且還切斷向各個(gè)所 述電動(dòng)機(jī)的電力供給。
在權(quán)利要求中使用的術(shù)語(yǔ)，不是被限定為說(shuō)明書(例如實(shí)施方式)所記載 的特定意思的術(shù)語(yǔ)。
根據(jù)具備本發(fā)明的外部接地保護(hù)裝置的激光裝置，外部接地保護(hù)裝置具有 簡(jiǎn)易構(gòu)造且廉價(jià)，并保護(hù)自己的裝置免受外部接地的損害。


圖1是表示本發(fā)明的激光裝置的一實(shí)施方式的電路圖。
具體實(shí)施方式
以下，參照附圖根據(jù)最優(yōu)的一 實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明的激光裝置進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)施方式的激光裝置10 (以下，稱為本裝置IO),如圖l所示，具有利
用三相交流電力線供給電力的放電激勵(lì)用電源11。該放電激勵(lì)用電源11在其
內(nèi)部具有3個(gè)第1電容器12a、 12b、 12c。
另外，本裝置IO具有外部接地保護(hù)裝置，該外部接地保護(hù)裝置具備電 壓測(cè)定單元，其利用第l電容器12a、 12b、 12c的各個(gè)來(lái)測(cè)定三相交流電力線 的各相與接地之間的電壓；以及電力切斷單元18，其比較由該電壓測(cè)定單元 所測(cè)定的電壓的值和規(guī)定的閾值，在該電壓的值超過(guò)了該閾值時(shí)切斷從三相交 流電力線向所述電源11的電力供給。
本裝置10是使用含有二氧化碳?xì)怏w的激光氣體進(jìn)行激光振蕩的二氧化碳 氣體激光裝置，振蕩的激光能夠用于激光切割或激光焊接等激光加工。圖1 是表示本裝置IO的電路圖。此外，在圖1中為了簡(jiǎn)單易懂地進(jìn)行說(shuō)明而僅表 示出本裝置IO的主要部分。
本裝置10如圖1所示具有激勵(lì)振蕩激光的放電管16;對(duì)該放電管供給 電力的放電激勵(lì)用電源11;進(jìn)行裝置外部的三相交流電力線和放電激勵(lì)用電 源11之間的電氣連接的開閉的斷路器18;在放電管16內(nèi)使激光氣體循環(huán)的 鼓風(fēng)機(jī)14;以及使該激光氣體循環(huán)的氣體循環(huán)路徑內(nèi)減壓的真空泵15。另夕卜， 激光氣體從未圖示的儲(chǔ)氣瓶向本裝置IO供給。
另外，本裝置IO,如圖l所示，經(jīng)由斷路器40與三相交流電力線20的2 次側(cè)進(jìn)行電氣連接。在該三相交流電力線20的2次側(cè)經(jīng)由斷路器50連接有外 部電氣裝置30，在相同配電系統(tǒng)內(nèi)配置外部電氣裝置30和本裝置10。斷路器 40以及斷路器50各自被配置在相同配電盤中。另外，三相交流電力線20的 中性點(diǎn)經(jīng)由接地電阻21進(jìn)行接地。
以下，對(duì)本裝置IO進(jìn)一步進(jìn)行說(shuō)明。
本裝置10的放電管16,施加從放電激勵(lì)用電源11提供電力的未圖示的 高頻發(fā)生電路所發(fā)生的高頻，激勵(lì)激光氣體來(lái)發(fā)生激光。作為放電管16中的 激光振蕩方式，可以使用高速軸流型、三軸正交型或氣體平板(gasslab)型等。
本裝置IO的放電激勵(lì)用電源11,經(jīng)由斷路器18接受來(lái)自斷路器40的三 相交流電力線的電力供給。放電激勵(lì)用電源ll,在其內(nèi)部具有第1電容器12a、12b、 12c來(lái)作為p喿音濾波器。第1電容器12a、 12b、 12c各自如圖1所示4皮電 氣連接于三相交流電力線的各相和接地之間。第1電容器12a、 12b、 12c各自 也可直接接地。或者第1電容器12a、 12b、 12c各自在本裝置10中與箱體連 接，而該箱體可與大地連接。
另外在放電激勵(lì)用電源11中在三相交流電力線的各相和第1電容器12a、 12b、 12c的各個(gè)之間還配置有第2電容器17a、 17b、 17c。
另外，本裝置10的放電激勵(lì)用電源11具有零相電壓監(jiān)視電路13。零相 電壓監(jiān)視電路13,當(dāng)在相同配電系統(tǒng)內(nèi)的其它裝置中產(chǎn)生了接地時(shí)，切斷從 三相交流電力線向放電激勵(lì)用電源11的電力供給，防止放電激勵(lì)用電源11的 損傷，具有保護(hù)本裝置IO免受外部接地?fù)p害的作用。
零相電壓監(jiān)視電路13，在第1電容器12a和第2電容器17a之間、第1 電容器12b和第2電容器17b之間以及第1電容器12c和第2電容器17c之間， 來(lái)測(cè)定電壓。零相電壓監(jiān)視電路13，對(duì)該電壓的值和規(guī)定的閾值進(jìn)行比較， 在該電壓的值上升超過(guò)了該閾值時(shí)，將切斷從三相交流電力線向放電激勵(lì)用電 源11的電力供給的電力切斷信號(hào)BS輸出至斷路器18。即，在本裝置10中上 述電壓測(cè)定單元由第1電容器12a、 12b、 12c和零相電壓監(jiān)視電路13構(gòu)成。
本裝置10,作為零相電壓監(jiān)視電路13的上述閾值，在各相中使用相同值。 該閾值最好比正常時(shí)可引起的電壓變動(dòng)的最大值還大，而且最好比本裝置10 由于外部接地而受到損傷的最小電壓值還小。
具體來(lái)說(shuō)，上述閾值最好設(shè)定為沒有發(fā)生外部接地的電壓正常時(shí)的各相的 有效電壓值的約150%。
第1電容器12a、 12b、 12c各自最好具有相同的靜電電容，以使負(fù)載平衡。 對(duì)于第2電容器17a、 17b、 17c的靜電電容也是同樣的。
第2電容器17a、 17b、 17c,從增大該電容中的電壓下降，來(lái)將零相電壓 監(jiān)視電路13平時(shí)測(cè)定的電壓設(shè)定得較低的觀點(diǎn)，最好具有比第1電容器12a、 12b、 12c各自小的靜電電容。
最好根據(jù)放電激勵(lì)用電源11的特性來(lái)適當(dāng)設(shè)定第1電容器12a、 12b、 12c 以及第2電容器17a、 17b、 17c各自的靜電容量，不過(guò)一般情況下12a和17a、 12b和17b、 12c和17c各個(gè)的合成電容最好處于3.8nF ~ 5.6nF范圍內(nèi)。作為這樣的第1電容器12a、 12b、 12c以及第2電容器17a、 17b、 17c， 例如能夠使用陶資電容器或薄膜電容器等。作為第l電容器12a、 12b、 12c， 使用陶瓷電容器，在降低阻抗噪音上是理想的。
下面，具體說(shuō)明其外部接地的例子，圖1中在與本裝置IO相同的配電系 統(tǒng)內(nèi)配置有外部電氣裝置30。在該外部電氣裝置30中，當(dāng)在三相交流電力線 的一相中發(fā)生接地時(shí)，接地的電流，作為接地電流流至與三相交流變壓器20 的中性點(diǎn)連接的接地電阻21，零相電壓上升該接地電流和接地電阻21的電氣 電阻值的積的量。
另一方面，在本裝置10中當(dāng)在外部電氣裝置30中發(fā)生上述接地時(shí)，與在 該裝置中發(fā)生接地的三相交流電力線的相相同的相的電壓為零，其它兩相各自 電壓增加上述零相電壓的上升量。然后例如在后面將進(jìn)行詳細(xì)地?cái)⑹?，在被設(shè) 置在減壓下的電動(dòng)機(jī)14a、 15a的電源端子部分，發(fā)生接地的相和正常的相之 間的電壓差增加，成為容易發(fā)生絕緣破壞的狀態(tài)。
結(jié)果，上述電壓測(cè)定單元測(cè)定的部位的電壓，也根據(jù)上述零相電壓的上升 而增加。具體地說(shuō)，上述電壓測(cè)定單元測(cè)定的部位的電壓增加量，由上述零相 電壓的增加量、和第1電容與第2電容的靜電電容量的值來(lái)求得。
本裝置10的斷路器18具有外部斷開功能，其進(jìn)行本裝置10外部的斷路 器40和放電激勵(lì)用電源11的電氣連接的開閉。斷路器18作為上述電力切斷 單元，當(dāng)從零相電壓監(jiān)視電路13輸入電力切斷信號(hào)時(shí)，切斷從斷路器40向放 電激勵(lì)用電源11的電力供給。斷路器18是所謂的主斷路器。該斷路器18以 及上述斷路器40、 50最好是無(wú)熔絲斷路器。
另外，本裝置IO具有在上述電壓測(cè)定單元測(cè)定的電壓的值超過(guò)了上述閾 值時(shí)輸出警報(bào)的警報(bào)單元。在本裝置10中零相電壓監(jiān)視電路13具有上述警報(bào) 單元。零相電壓監(jiān)視電路13在上述電壓的值超過(guò)了上述閾值時(shí)，輸出警報(bào)信 號(hào)AS。上述警報(bào)單元當(dāng)輸入該警報(bào)信號(hào)時(shí)，發(fā)出警報(bào)音或點(diǎn)亮旋轉(zhuǎn)燈等警報(bào)， 報(bào)知發(fā)生了外部接地。
接著，對(duì)本裝置10的真空泵15以及鼓風(fēng)機(jī)14進(jìn)行說(shuō)明。
在本裝置10中，在其起動(dòng)時(shí)通過(guò)真空泵15將包含放電管16的氣體循環(huán) 路徑內(nèi)加壓到規(guī)定的值。之后，從上述儲(chǔ)氣瓶將激光氣體供給氣體循環(huán)路徑內(nèi)。
7在本裝置IO工作中，控制來(lái)自上述儲(chǔ)氣瓶的氣體供給和由真空泵15進(jìn)行的氣 體排放，以將氣體循環(huán)路徑內(nèi)的氣體壓力控制在規(guī)定的范圍內(nèi)。
然后，鼓風(fēng)機(jī)14以及真空泵15各自，如圖1所示，具有在減壓下驅(qū)動(dòng)的 電動(dòng)機(jī)14a、 15a。圖1中用虛線表示在本裝置10工作中成為減壓狀態(tài)的電動(dòng) 機(jī)14a、 15a。在該減壓狀態(tài)中，包括不存在本裝置10起動(dòng)時(shí)等的激光氣體 的情況、和存在本裝置IO工作中的激光氣體的情況。
各個(gè)電動(dòng)機(jī)14a、 15a,通常，這樣地被配置在減壓下， 一般在數(shù)百Pa 14000Pa的壓力下使用。在這樣的減壓下，因?yàn)楸却髿鈮合氯菀装l(fā)生絕緣破壞， 所以電動(dòng)機(jī)14a、 15a各自在發(fā)生外部接地零相電壓上升時(shí)，由于該電壓的上 升而處于容易發(fā)生絕緣破壞的環(huán)境。
本裝置10中，這些電動(dòng)機(jī)14a、 15a，與放電激勵(lì)用電源11同樣，經(jīng)由作 為主斷路器的斷路器18接受來(lái)自斷路器40的三相交流電力線的電力供給。因 此，在上述電壓測(cè)定單元測(cè)定的電壓的值超過(guò)了上述閾值時(shí)，上述電力切斷單 元切斷從三相交流電力線向放電激勵(lì)用電源11的電力供給，并且還切斷向電 動(dòng)機(jī)14a、 15a的電力供給。
這樣，本裝置10的外部接地保護(hù)裝置，由上述電壓測(cè)定單元以及上述電 力切斷單元構(gòu)成。
接著，對(duì)上述本裝置10的動(dòng)作的一例進(jìn)行以下說(shuō)明。
首先，通過(guò)閉合斷路器將三相交流電力線的電力提供給放電激勵(lì)用電源 11,并且起動(dòng)放電管16、鼓風(fēng)機(jī)14以及真空泵15等，并按照規(guī)定的順序， 本裝置IO成為工作狀態(tài)。
另外，鼓風(fēng)機(jī)14以及真空泵15各自的電動(dòng)機(jī)14a、 15a在規(guī)定的減壓下 驅(qū)動(dòng)。
在沒有發(fā)生外部接地時(shí)，由第l電容器12a、 12b、 12c和零相電壓監(jiān)視電
沒有從零相電壓監(jiān)視電路13輸出電力切斷信號(hào)BS以及報(bào)警信號(hào)AS。
另一方面，在與本裝置IO相同的配電系統(tǒng)內(nèi)配置的外部電氣裝置30中發(fā) 生接地，上述電壓測(cè)定單元所測(cè)定的電壓的值上升，當(dāng)超過(guò)上述閾值時(shí)，零相 電壓監(jiān)視電路13將電力切斷信號(hào)BS輸出至斷路器18，并且將警報(bào)信號(hào)AS輸出至上述警報(bào)單元。
然后，斷路器18，當(dāng)輸入電力切斷信號(hào)BS時(shí)，斷開斷路器40與放電激 勵(lì)用電源ll的電氣連接，并且切斷向電動(dòng)機(jī)14a、 15a的電力供給。
此外，在圖l所示的例子中，在與本裝置IO相同的配電系統(tǒng)內(nèi)配置的外 部電氣裝置為l個(gè)，但是，該外部電氣裝置配置有多個(gè)，而在任意一個(gè)外部電 氣裝置中發(fā)生了接地時(shí)，本裝置10與上述內(nèi)容同樣地保護(hù)自己免受外部接地 的損害。
根據(jù)上述的本裝置10，上述外部接地保護(hù)裝置能可靠地保護(hù)自己免受外 部接地的損害。具體來(lái)說(shuō)，該外部接地保護(hù)裝置，保護(hù)放電激勵(lì)用電源ll免 受外部接地的損害，并且保護(hù)在減壓下容易發(fā)生絕緣破壞的狀況中工作的電動(dòng) 機(jī)14a、 15a免受外部接地的損害。另外，因?yàn)槔梅烹娂?lì)用電源11具有的 第l電容器12a、 12b、 12c構(gòu)成該外部接地保護(hù)裝置，所以具有簡(jiǎn)易的構(gòu)造且
另外，本裝置10，在自身內(nèi)部發(fā)生接地時(shí)，零相電壓監(jiān)視電路13切斷向 放電激勵(lì)用電源ll等的電力供給，所以可以將自身接地造成的損壞抑制到最 小限度。
本發(fā)明的激光裝置，并不限于上述的實(shí)施方式，只要不脫離本發(fā)明的宗旨 就可進(jìn)行適當(dāng)變更。
例如，本發(fā)明的激光裝置，將二氧化碳?xì)怏w激光裝置作為例子對(duì)實(shí)施方式 進(jìn)行了說(shuō)明，不過(guò)也可以是使用其它種類的激光氣體進(jìn)行激光振蕩的激光裝 置，另外也可以是激勵(lì)液體或固體介質(zhì)進(jìn)行激光振蕩的激光裝置。
另外，在本裝置10中，零相電壓監(jiān)視電路13,監(jiān)^L電壓的上升，不過(guò)還 可以監(jiān)視與在外部電氣裝置30發(fā)生了接地的相相同的相的電壓的下降。此時(shí)，
出的該電壓的值超過(guò)該閾值后下降的情況。
另外，在本裝置10中，零相電壓監(jiān)視電路13的上述閾值在各相中采用了
相同的值，不過(guò)也可以采用在各相中不同的值。
另外，在本裝置10中可以不具有第2電容器17a、 17b、 1,7c。
此外，在本裝置10中，電動(dòng)機(jī)14a、 15a，其整體被配置在了減壓下，不
過(guò)也可以僅將在零相電壓上升時(shí)容易產(chǎn)生絕緣破壞的部位配置在減壓下。
權(quán)利要求
1.一種激光裝置(10)，具備由三相交流電力線來(lái)進(jìn)行供電的電源(11)，其特征在于，所述電源(11)在其內(nèi)部具有電容器(12a、12b、12c)，所述激光裝置(10)具有外部接地保護(hù)裝置，該外部接地保護(hù)裝置具備電壓測(cè)定單元，其利用所述電容器(12a、12b、12c)來(lái)測(cè)定所述三相交流電力線的各相與接地之間的電壓；以及電力切斷單元(18)，其比較由所述電壓測(cè)定單元所測(cè)定的電壓的值和規(guī)定的閾值，在該電壓的值超過(guò)了該閾值時(shí)切斷從所述三相交流電力線向所述電源(11)的電力供給。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光裝置(10),其特征在于， 具有三個(gè)所述電容器(12a、 12b、 12c )，在所述三相交流電力線的所述各相與所述接地之間連接有該電容器(12a、 12b、 12c)的各個(gè)，所述電壓測(cè)定 單元在所述各相和所述電容器(12a、 12b、 12c)的各個(gè)之間測(cè)定電壓。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光裝置(10),其特征在于， 具有警報(bào)單元(13),其在由所述電壓測(cè)定單元所測(cè)定的所述電壓的值超過(guò)了所述閾值時(shí)輸出警報(bào)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光裝置(10),其特征在于， 所述激光裝置(10 )是氣體激光裝置，具有使激光氣體循環(huán)的鼓風(fēng)機(jī)(14 )和真空泵(15)，該鼓風(fēng)機(jī)(14)以及該真空泵(15)各個(gè)具有在減壓下進(jìn)行 驅(qū)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)(14a、 15a)，所述各個(gè)電動(dòng)機(jī)(14a、 15a)接受所述三相交流 電力線的電力供給，在由所述電壓測(cè)定單元所測(cè)定的所述電壓的值超過(guò)了所述 閾值時(shí)，所述電力切斷單元(18)切斷從所述三相交流電力線向所述電源(11 ) 的電力供給，并且還切斷向所述各個(gè)電動(dòng)機(jī)(14a、 15a)的電力供給。
全文摘要
本發(fā)明提供一種激光裝置。該激光裝置(10)，具備由三相交流電力線來(lái)進(jìn)行供電的放電激勵(lì)用電源(11)。該放電激勵(lì)用電源(11)在其內(nèi)部具有3個(gè)第1電容器(12a、12b、12c)。激光裝置(10)具有外部接地保護(hù)裝置，該外部接地保護(hù)裝置由下述部分構(gòu)成電壓測(cè)定單元，其利用第1電容器(12a、12b、12c)各自來(lái)測(cè)定三相交流電力線的各相與接地之間的電壓；以及電力切斷單元(18)，其比較由該電壓測(cè)定單元所測(cè)定的電壓的值和規(guī)定的閾值，在該電壓的值超過(guò)了該閾值時(shí)切斷從三相交流電力線向放電激勵(lì)用電源(11)的電力供給。
文檔編號(hào)H02H7/09GK101295871SQ20081009237
公開日2008年10月29日 申請(qǐng)日期2008年4月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年4月26日
發(fā)明者安藤稔, 小林英二, 鍵和田哲史 申請(qǐng)人:發(fā)那科株式會(huì)社