(57)【要約】【課題】故障診断回路を追加せずにレーザダイオードの故障を診断することができるレーザ加工装置を提供する。【解決手段】複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅからの複数のレーザ光をコリメートする複数のコリメートレンズ２ａ〜２ｅ、複数のコリメートレンズでコリメートされた複数のレーザ光を集光する集光レンズ３、集光レンズで集光された複数のレーザ光を入射する光ファイバ４、光ファイバから出力される複数のレーザ光のモードを測定するモード測定器５、複数のレーザダイオードの全てが正常時及び複数のレーザダイオードの１つ以上が異常時のモード測定器によるモード測定結果を予め記憶するメモリと、メモリに記憶されたモード測定結果とモード測定器で測定された複数のレーザダイオードのモード測定結果とを比較することにより、故障したレーザダイオードを特定する故障特定部６を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のレーザダイオードと、
前記複数のレーザダイオードに対応して設けられ、前記複数のレーザダイオードからの複数のレーザ光をコリメートする複数のコリメートレンズと、
前記複数のコリメートレンズでコリメートされた複数のレーザ光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズで集光された複数のレーザ光を入射する光ファイバと、
前記光ファイバから出力される複数のレーザ光のモードを測定するモード測定器と、
前記複数のレーザダイオードの全てが正常時及び前記複数のレーザダイオードの１つ以上が異常時の前記モード測定器によるモード測定結果を予め記憶するメモリと、
前記メモリに記憶されたモード測定結果と前記モード測定器で測定された前記複数のレーザダイオードのモード測定結果とを比較することにより、故障したレーザダイオードを特定する故障特定部と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項２】
複数のレーザダイオードと、
前記複数のレーザダイオードに対応して設けられ、前記複数のレーザダイオードからの複数のレーザ光をコリメートする複数のコリメートレンズと、
前記複数のコリメートレンズでコリメートされた複数のレーザ光を集光する集光レンズと、
前記集光レンズで集光された複数のレーザ光を入射する光ファイバと、
前記光ファイバからの複数のレーザ光が照射されて溶接痕が発生する溶接用基準プレートと、
前記複数のレーザダイオードの全てが正常時及び前記複数のレーザダイオードの１つ以上が異常時の前記溶接痕の画像を予め記憶するメモリと、
前記メモリに記憶された溶接痕の画像と前記複数のレーザダイオードの複数のレーザ光照射時の溶接痕の画像とを比較することにより、前記複数のレーザダイオードの中から故障したレーザダイオードを特定する故障特定部と、
を備えることを特徴とするレーザ加工装置。
【請求項３】
前記複数のレーザダイオードに対応して設けられ、各々のレーザダイオードに並列に接続された複数のバイパス回路と、
前記故障特定部により特定された故障したレーザダイオードに対応する前記バイパス回路をオン動作させて、前記故障したレーザダイオードをバイパスさせるバイパス制御部と、
を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーザ加工装置。
【請求項４】
前記溶接用基準プレートに生ずる溶接痕を撮像して溶接痕の画像を得る撮像部を備え、
前記故障特定部は、前記撮像部で撮像された溶接痕の画像に基づき、複数のレーザダイオードの中から故障したレーザダイオードを特定することを特徴とする請求項２記載のレーザ加工装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数のレーザダイオードで構成されるファイバ結合型のレーザ加工装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、直列に接続された複数のレーザダイオードで構成されたレーザ加工装置が記載されている。このレーザ加工装置は、レーザダイオード（ＬＤ）の温度を温度センサ（故障診断回路）で検出し、検出された温度情報に基づいて故障検出器でレーザダイオードの故障を検出している。
【０００３】
故障検出器がレーザダイオードの故障を検出すると、故障したレーザダイオードに並列に接続されたバイパスダイオード（バイパス回路）をオンさせて、故障したレーザダイオードをバイパスさせている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−６２１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１では、各々のレーザダイオードに対して、故障診断回路とバイパス回路が必要となる。特に、多数のレーザダイオードを搭載したレーザ加工装置では、装置が煩雑になるという問題があった。
【０００６】
本発明の課題は、故障診断回路を追加せずにレーザダイオードの故障を診断することができるレーザ加工装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るレーザ加工装置の請求項１は、複数のレーザダイオードと、前記複数のレーザダイオードに対応して設けられ、前記複数のレーザダイオードからの複数のレーザ光をコリメートする複数のコリメートレンズと、前記複数のコリメートレンズでコリメートされた複数のレーザ光を集光する集光レンズと、前記集光レンズで集光された複数のレーザ光を入射する光ファイバと、前記光ファイバから出力される複数のレーザ光のモードを測定するモード測定器と、前記複数のレーザダイオードの全てが正常時及び前記複数のレーザダイオードの１つ以上が異常時の前記モード測定器によるモード測定結果を予め記憶するメモリと、前記メモリに記憶されたモード測定結果と前記モード測定器で測定された前記複数のレーザダイオードのモード測定結果とを比較することにより、故障したレーザダイオードを特定する故障特定部とを備えることを特徴とする。
【０００８】
請求項２の発明は、複数のレーザダイオードと、前記複数のレーザダイオードに対応して設けられ、前記複数のレーザダイオードからの複数のレーザ光をコリメートする複数のコリメートレンズと、前記複数のコリメートレンズでコリメートされた複数のレーザ光を集光する集光レンズと、前記集光レンズで集光された複数のレーザ光を入射する光ファイバと、前記光ファイバからの複数のレーザ光が照射されて溶接痕が発生する溶接用基準プレートと、前記複数のレーザダイオードの全てが正常時及び前記複数のレーザダイオードの１つ以上が異常時の前記溶接痕の画像を予め記憶するメモリと、前記メモリに記憶された溶接痕の画像と前記複数のレーザダイオードの複数のレーザ光照射時の溶接痕の画像とを比較することにより、前記複数のレーザダイオードの中から故障したレーザダイオードを特定する故障特定部とを備えることを特徴とする。
【０００９】
請求項３の発明は、前記複数のレーザダイオードに対応して設けられ、各々のレーザダイオードに並列に接続された複数のバイパス回路と、前記故障特定部により特定された故障したレーザダイオードに対応する前記バイパス回路をオン動作させて、前記故障したレーザダイオードをバイパスさせるバイパス制御部とを備えることを特徴とする。
【００１０】
請求項４の発明は、前記溶接用基準プレートに生ずる溶接痕を撮像して溶接痕の画像を得る撮像部を備え、前記故障特定部は、前記撮像部で撮像された溶接痕の画像に基づき、複数のレーザダイオードの中から故障したレーザダイオードを特定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、メモリは、複数のレーザダイオードの全てが正常時及び複数のレーザダイオードの１つ以上が異常時のモード測定器によるモード測定結果を予め記憶する。故障特定部は、メモリに記憶されたモード測定結果とモード測定器で測定された複数のレーザダイオードのモード測定結果とを比較することにより、故障したレーザダイオードを特定する。
【００１２】
従って、故障診断回路を追加せずにレーザダイオードの故障を診断することができる。これにより、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施例１のレーザ加工装置の構成図である。
【図２】実施例１のレーザ加工装置のモード測定器で測定される複数のレーザダイオードの複数のレーザ光の断面図及びレーザ光強度分布を示す図である。
【図３】実施例１のレーザ加工装置の複数のレーザダイオードの内の故障ダイオードをバイパスするバイパス回路の構成を示す図である。
【図４】本発明の実施例２のレーザ加工装置の構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施例１）
図１は、本発明の実施例１のレーザ加工装置の構成図である。レーザ加工装置は、複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅ、複数のコリメートレンズ２ａ〜２ｅ、集光レンズ３、光ファイバ４、モード測定器５、ＣＰＵ（中央処理装置）６、メモリ７を備えている。
【００１５】
複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅは、各々が所定間隔に配置され、レーザ光を出射する。複数のコリメートレンズ２ａ〜２ｅは、複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅに対向して配置され、複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅからのレーザ光を平行光にして、集光レンズ３に導く。
【００１６】
図１では、レーザダイオード１ａ〜１ｅ及びコリメートレンズ２ａ〜２ｅの各々の数は、５個であるが、その個数は、５個に限定されることなく、その他の個数であってもよい。
【００１７】
集光レンズ３は、複数のコリメートレンズ２ａ〜２ｅからの複数のレーザ光を集光して光ファイバ４に導く。モード測定器５は、光ファイバ４から出力される複数のレーザ光のモードを測定する。
【００１８】
図２（ａ）に、モード測定器５で測定された複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅの複数のレーザ光の断面図を示す。５つのレーザダイオード１ａ〜１ｅの５つのレーザ光ＢＭが点線で示されている。図２（ｂ）にＹ−Ｙの位置におけるレーザ光強度分布Ｐを示す。
【００１９】
モード測定器５は、スキャナやＣＣＤ（電荷結合素子）等であり、Ｘ方向にスキャンして各Ｘ位置におけるレーザ光強度分布Ｐを測定し、この測定結果をモード測定結果とする。
【００２０】
ＣＰＵ６は、モード測定器５で測定されたモード測定結果をメモリ７に記憶させる。メモリ７は、複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅの全てが正常時及び複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅの１つ以上が異常時においてモード測定器５により測定されたモード測定結果を、予め記憶する。
【００２１】
ＣＰＵ６は、本発明の故障特定部に対応し、メモリ７に記憶されたモード測定結果とモード測定器５で測定された複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅのモード測定結果とを比較することにより、故障したレーザダイオードを特定する。
【００２２】
次に、このように構成された実施例１のレーザ加工装置の動作を、図１及び図２を参照しながら、詳細に説明する。
【００２３】
まず、予め複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅの全てが正常時において、モード測定器５により複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅの複数のレーザ光のモードを測定する。そのモード測定結果をＭＤ１とする。
【００２４】
次に、複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅのいずれか一つ例えば、レーザダイオード１ａを除いて、即ち、レーザダイオード１ａが異常時に、モード測定器５により複数のレーザダイオード１ｂ〜１ｅの複数のレーザ光のモードを測定する。そのモード測定結果をＭＤ２とする。
【００２５】
次に、予め複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅのいずれか一つ例えば、レーザダイオード１ｂを除いて、即ち、レーザダイオード１ｂが異常時に、モード測定器５により複数のレーザダイオード１ａ，１ｃ〜１ｅの複数のレーザ光のモードを測定する。そのモード測定結果をＭＤ３とする。
【００２６】
次に、予め複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅのいずれか一つ例えば、レーザダイオード１ｃを除いて、即ち、レーザダイオード１ｃが異常時に、モード測定器５により複数のレーザダイオード１ａ，１ｂ，１ｄ〜１ｅの複数のレーザ光のモードを測定する。そのモード測定結果をＭＤ４とする。
【００２７】
次に、予め複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅのいずれか一つ例えば、レーザダイオード１ｄを除いて、即ち、レーザダイオード１ｄが異常時に、モード測定器５により複数のレーザダイオード１ａ〜１ｃ，１ｅの複数のレーザ光のモードを測定する。そのモード測定結果をＭＤ５とする。
【００２８】
次に、予め複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅのいずれか一つ例えば、レーザダイオード１ｅを除いて、即ち、レーザダイオード１ｅが異常時に、モード測定器５により複数のレーザダイオード１ａ〜１ｄの複数のレーザ光のモードを測定する。そのモード測定結果をＭＤ６とする。
【００２９】
なお、この例では、異常時のレーザダイオードが1個としたが、異常時のレーザダイオードが２個であっても、その時のモード測定結果を測定しておけばよい。
【００３０】
そして、メモリ７にモード測定結果ＭＤ１〜ＭＤ６を予め記憶しておく。
【００３１】
次に、レーザ加工装置に複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅが設けられた時の複数のレーザ光のモードをモード測定器５で測定する。
【００３２】
ＣＰＵ６は、メモリ７に記憶されたモード測定結果ＭＤ１〜ＭＤ６とモード測定器５で測定された複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅのモード測定結果とを比較することにより、故障したレーザダイオードを特定する。
【００３３】
例えば、モード測定器５で測定された複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅのモード測定結果がメモリ７に記憶されたモード測定結果ＭＤ２と略同じである場合には、レーザダイオード１ａを故障したレーザダイオードと特定することができる。
【００３４】
従って、故障診断回路を追加せずにレーザダイオードの故障を診断することができる。これにより、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００３５】
次に、故障したレーザダイオードをバイパスするバイパス回路について図３を用いて説明する。図３では、複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅが直列に接続され、複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅに並列に複数のトランジスタ１２ａ〜１２ｅが接続されている。
【００３６】
複数のトランジスタ１２ａ〜１２ｅは、バイポーラトランジスタからなり、複数のバイパス回路を構成し、複数のトランジスタ１２ａ〜１２ｅのコレクタは、複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅのアノードに接続され、複数のトランジスタ１２ａ〜１２ｅのエミッタは、複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅのカソードに接続されている。
【００３７】
複数のトランジスタ１２ａ〜１２ｅのベースにはアンプ１１ａ〜１１ｅの出力端子が接続され、アンプ１１ａ〜１１ｅの入力端子は、ＣＰＵ６に接続されている。
【００３８】
なお、複数のトランジスタ１２ａ〜１２ｅの代わりに、ＭＯＳＦＥＴ等を用いても良い。
【００３９】
ＣＰＵ６は、故障したレーザダイオードに対応するバイパス回路をオン動作させて、故障したレーザダイオードをバイパスさせるバイパス制御部を構成している。
【００４０】
ＣＰＵ６が例えば、レーザダイオード１ａが故障したと判定したとき、ＣＰＵ６は、アンプ１１ａにバイパス信号を送り、アンプ１１ａは、バイパス信号を増幅して、増幅されたバイパス信号をトランジスタ１２ａのベースに印加する。
【００４１】
すると、トランジスタ１２ａがオンするので、故障したレーザダイオード１ａをバイパスして、電源ＶB→トランジスタ１２ａ→レーザダイオード１ｂ→レーザダイオード１ｃ→レーザダイオード１ｄ→レーザダイオード１ｅの経路で電流が流れて、レーザ光が出力される。
【００４２】
（実施例２）
実施例２のレーザ加工装置は、図１に示すモード測定器を用いずに、レーザ光による溶接痕を用いて故障したレーザダイオードを特定したことを特徴とする。図４は、本発明の実施例２のレーザ加工装置の構成図である。
【００４３】
レーザ加工装置は、複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅ、複数のコリメートレンズ２ａ〜２ｅ、集光レンズ３、光ファイバ４、レンズ８，９、溶接用基準プレート１３、カメラ１５、ＣＰＵ６ａ、メモリ７ａを備えている。
【００４４】
複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅ、複数のコリメートレンズ２ａ〜２ｅ、集光レンズ３、光ファイバ４は、図１に示すそれらと同じであるので、それらの説明は、省略する。
【００４５】
レンズ８は、光ファイバ４からの複数のレーザ光をコリメートし、レンズ９は、レンズ８からのコリメートされた複数のレーザ光を集光して溶接用基準プレート１３に導く。溶接用基準プレート１３には、複数のレーザ光の照射により溶接痕１４が発生する。
【００４６】
カメラ１５は、本発明の撮像部に対応し、溶接痕１４を撮像して溶接痕１４の画像を得る。具体的には、溶接痕１４の画像として、溶接痕１４の各画素の輝度値及び画像パターンを得る。
【００４７】
ＣＰＵ６ａは、カメラ１５で撮像された溶接痕１４の画像をメモリ７ａに記憶させる。
【００４８】
メモリ７ａは、複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅの全てが正常時及び複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅの１つ以上が異常時の溶接痕１４の画像を予め記憶する。
【００４９】
ＣＰＵ６ａは、本発明の故障特定部に対応し、メモリ７ａに記憶された溶接痕１４の画像と、複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅの複数のレーザ光照射時の溶接痕１４の画像を比較することにより、複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅの中から故障したレーザダイオードを特定する。
【００５０】
次に、このように構成された実施例２のレーザ加工装置の動作を、図４を参照しながら、詳細に説明する。
【００５１】
まず、予め複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅの全てが正常時において、複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅの複数のレーザ光を溶接用基準プレート１３に照射時の溶接痕１４をカメラ１５で撮像時の溶接痕１４の画像をＩＭＧ１とする。
【００５２】
次に、複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅのいずれか一つ例えば、レーザダイオード１ａを除いて、即ち、レーザダイオード１ａが異常時に、複数のレーザダイオード１ｂ〜１ｅの複数のレーザ光を溶接用基準プレート１３に照射時の溶接痕１４をカメラ１５で撮像時の溶接痕１４の画像をＩＭＧ２とする。
【００５３】
次に、予め複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅのいずれか一つ例えば、レーザダイオード１ｂを除いて、即ち、レーザダイオード１ｂが異常時に、複数のレーザダイオード１ａ，１ｃ〜１ｅの複数のレーザ光を溶接用基準プレート１３に照射時の溶接痕１４をカメラ１５で撮像時の溶接痕１４の画像をＩＭＧ３とする。
【００５４】
次に、予め複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅのいずれか一つ例えば、レーザダイオード１ｃを除いて、即ち、レーザダイオード１ｃが異常時に、複数のレーザダイオード１ａ，１ｂ，１ｄ〜１ｅの複数のレーザ光を溶接用基準プレート１３に照射時の溶接痕１４をカメラ１５で撮像時の溶接痕１４の画像をＩＭＧ４とする。
【００５５】
次に、予め複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅのいずれか一つ例えば、レーザダイオード１ｄを除いて、即ち、レーザダイオード１ｄが異常時に、複数のレーザダイオード１ａ〜１ｃ，１ｅの複数のレーザ光を溶接用基準プレート１３に照射時の溶接痕１４をカメラ１５で撮像時の溶接痕１４の画像をＩＭＧ５とする。
【００５６】
次に、予め複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅのいずれか一つ例えば、レーザダイオード１ｅを除いて、即ち、レーザダイオード１ｅが異常時に、複数のレーザダイオード１ａ〜１ｄの複数のレーザ光を溶接用基準プレート１３に照射時の溶接痕１４をカメラ１５で撮像時の溶接痕１４の画像をＩＭＧ６とする。
【００５７】
なお、この例では、異常時のレーザダイオードが１個としたが、異常時のレーザダイオードが２個であっても、その時のモード測定結果を測定しておけばよい。
【００５８】
そして、メモリ７ａに溶接痕の画像をＩＭＧ１〜ＩＭＧ６を予め記憶しておく。
【００５９】
次に、レーザ加工装置に複数のレーザダイオード１ａ〜１ｅが設けられた時の複数のレーザ光を溶接用基準プレート１３に照射し、得られた溶接痕１４をカメラ１５で撮像時の溶接痕１４の画像をＩＭＧ７とする。
【００６０】
次に、ＣＰＵ６ａは、メモリ７ａに記憶された溶接痕１４の画像ＩＭＧ１〜ＩＭＧ６と、画像ＩＭＧ７とを比較する。
【００６１】
例えば、画像ＩＭＧ７と画像ＩＭＧ６との輝度値の差が最も小さい場合には、レーザダイオード１ｅを故障したレーザダイオードと特定することができる。
【００６２】
従って、故障診断回路を追加せずにレーザダイオードの故障を診断することができる。これにより、装置の小型化、低コスト化を図ることができる。
【００６３】
また、実施例２のレーザ加工装置においても、ＣＰＵ６ａにより、故障したレーザダイオードｅを特定した後に、図３に示すバイパス回路を用いて、故障したレーザダイオード１ｅに対応するトランジスタ１２ｅをオンさせて、故障したレーザダイオード１ｅをバイパスすることができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
本発明は、レーザ通信、水中照明に適用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１ａ〜１ｅ  レーザダイオード
２ａ〜２ｅ  コリメートレンズ
３  集光レンズ
４  光ファイバ
５  モード測定器
６，６ａ  ＣＰＵ
７，７ａ  メモリ
１１ａ〜１１ｅ  アンプ
１２ａ〜１２ｅ  トランジスタ
１３  溶接用基準プレート
１４  溶接痕
１５  カメラ
ＶB  電源
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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