(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
励起手段に電流を供給しレーザ媒質を励起してレーザ発振を行うレーザ発振器において、
前記励起手段に供給する電流値を測定する電流測定手段と、
前記レーザ発振器から出力されるレーザの出力を測定するレーザ出力測定手段と、
別途入力されるレーザ出力指令値に基づき電流上限値を設定する電流上限値設定手段と、
前記レーザ出力指令値と前記レーザ出力測定手段により測定されるレーザ出力測定値との差分に応じて、前記励起手段に供給すべき電流値を電流指令値として設定する電流指令値設定手段と、
前記電流指令値と前記電流上限値とを比較し小さい方の値を基準電流値として出力する比較器と、
前記基準電流値と前記電流測定手段により測定される電流測定値とを比較し、前記励起手段へ供給する電流値を前記基準電流値となるように制限する電流制限手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ発振器。
【請求項２】
前記電流上限値設定手段は、
レーザ出力指令値と電流上限値との関係式を記憶する記憶部と、
入力されるレーザ出力指令値とこの記憶部に記憶された関係式から電流上限値を算出する手段を備えたものであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項３】
前記電流上限値設定手段は、
レーザ出力指令値と電流上限値との対応表を記憶する記憶部と、
入力されるレーザ出力指令値とこの記憶部に記憶された対応表から電流上限値を選択または算出する手段を備えたものであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項４】
前記電流上限値設定手段は、
レーザ発振器の基準状態におけるレーザ出力指令値とこのレーザ出力指令値に対応したレーザ出力が得られる電流値との関係式を記憶する記憶部と、
入力されるレーザ出力指令値とこの記憶部に記憶された関係式から電流値を算出し、この算出された電流値に所定の許容範囲を設けて電流上限値を設定する手段を備えたものであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項５】
前記電流上限値設定手段は、
レーザ発振器の基準状態におけるレーザ出力指令値とこのレーザ出力指令値に対応したレーザ出力が得られる電流値との対応表を記憶する記憶手段と、
入力されるレーザ出力指令値とこの記憶部に記憶された対応表から電流値を選択または算出し、この選択または算出された電流値に所定の許容範囲を設定して電流上限値を設定する手段を備えたものであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項６】
前記比較器において前記電流指令値と前記電流上限値とを比較する際に電流上限値が基準電流値となっている継続時間を測定する手段と、
前記継続時間が所定の時間以上の場合に異常信号を発生する手段とを備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のレーザ発振器。
【請求項７】
励起手段への電流供給の累積時間を測定する手段と、
前記累積時間の増加に伴って電流上限値を増加させる手段とを備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のレーザ発振器。
【請求項８】
別途入力される電流指令設定値と前記電流指令値設定手段にて設定された電流指令値とを切替えて、いずれかの値を電流指令値として前記比較器に入力する切替手段を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のレーザ発振器。
【請求項９】
レーザ出力が所定の出力に達していない継続時間を計測する手段と、
前記継続時間が所定の時間以上の場合に異常信号を発生する手段を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のレーザ発振器。
【請求項１０】
レーザ発振器から出射されたレーザ光の出力測定値と所望のレーザ出力指令値とを比較し、前記レーザ出力指令値に対応したレーザ出力が得られるように、レーザ媒質を励起する励起手段への電流供給にフィードバック制御を行うレーザ発振器の電源装置において、
前記励起手段に供給する電流値を測定する電流測定手段と、
別途入力されるレーザ出力指令値に基づき電流上限値を設定する電流上限値設定手段と、
前記レーザ出力指令値とレーザ光の出力測定値との差分に応じて、前記励起手段に供給すべき電流値を電流指令値として設定する電流指令値設定手段と、
前記電流指令値と前記電流上限値とを比較し小さい方の値を基準電流値として出力する比較器と、
前記基準電流値と前記電流測定手段により測定される電流測定値とを比較し、前記励起手段へ供給する電流値を前記基準電流値となるように制限する電流制限手段と、
を備えたことを特徴とするレーザ発振器の電源装置。
【請求項１１】
レーザ媒質を励起する励起手段に電流を供給してレーザ光を発生するレーザ発振器の制御方法において、
前記励起手段に供給する電流値を測定する工程と、
レーザ発振器から出射されるレーザ光の出力を測定する工程と、
所望のレーザ出力指令値に基づき電流上限値を設定する工程と、
前記レーザ出力指令値と測定されたレーザ光の出力との差分に応じて、前記励起手段に供給すべき電流値を電流指令値として設定する工程と、
前記電流指令値と前記電流上限値とを比較し小さい方の値を基準電流値として設定する工程と、
前記基準電流値と前記電流値を測定する行程により測定される電流測定値とを比較し、前記励起手段へ供給する電流値を前記基準電流値となるように制限する工程と
を備えることを特徴とするレーザ発振器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ発振器の光学部品等の保護に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のレーザ電源装置においては、励起手段、例えばランプやレーザダイオードの定格電流値に応じた上限電流値を設定し、検出電流値と上限電流値を比較し、検出電流値が上限電流値を超えた時間が続いた場合、電流の供給を停止し、励起手段の保護を行なっていた（例えば、特許文献１参照）。【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−２５０８８３号公報（特許請求の範囲）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
レーザ発振器では、長期間使用していると、部分反射鏡等の光学部品表面に、汚れ、例えば雰囲気中の、粉塵や有機物の付着等が発生する。光学部品等に汚れが発生すると、その光学部品でのエネルギーの損失（実際は、発熱となる）により、発振の効率が低下し、レーザ出力が低下する。このとき、レーザ出力を一定とする制御では、レーザダイオードへの通電電流を増加し、そのレーザ出力低下分を補うような動作を行ない、出力を維持しようとする。しかし、発振効率が低下した状態で、レーザダイオードへの通電電流を増加した場合、つまり、投入エネルギーを増加した場合、汚れが発生している光学部品でのエネルギーの損失量、言い換えれば、発熱量が増加することになる。これにより、さらに汚れが進行し、光学部品の焼き付き等が増大し、最終的には、部品交換にいたる致命的な損傷にまで発展する。【０００５】
上記従来技術では、電流上限値は、設定されているが、励起手段、例えばレーザダイオードの定格電流値に応じた電流上限値を設定しているため、レーザ出力指令値の大小にかかわらず、固定の電流上限値まで、励起手段に電流が投入されることになる。このため、前述のように、光学部品の汚れが発生し、出力低下が発生した場合、光学部品でのエネルギー損失が大きくなり、最終的には、部品交換にいたる損傷まで発展する可能性がある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明に係るレーザ発振器においては、出射されるレーザ光の出力を測定し、このレーザ出力測定値と所望のレーザ出力指令値とを比較し、前記レーザ出力指令値に対応したレーザ出力が得られるように、レーザ媒質を励起する励起手段への電流供給にフィードバック制御を行うレーザ発振器であって、前記励起手段へのフィードバック制御による電流供給を制限する電流上限値を、前記レーザ出力指令値に応じて設定する電流上限値設定手段と、前記フィードバック制御による電流供給を前記電流上限値設定手段で設定された前記電流上限値以下となるように制限する電流制限手段とを備えたものである。
【発明の効果】
【０００７】
この発明は、励起手段への電流供給を制限する電流上限値を、レーザ出力指令値によって設定することにより、励起手段への通電電流を増加すなわち投入エネルギーの増加を防止することができ、光学部品でのエネルギー損失を抑え、部品交換にいたる損傷まで発展することを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】この発明の実施の形態１を示すレーザ発振器を用いたレーザ加工装置の構成図である。
【図２】この発明の実施の形態１を示すレーザ発振器の構成図である。
【図３】レーザダイオードの特性を示す表である。
【図４】この発明の実施の形態１であるレーザ発振器の電流上限値の設定を説明する図である。
【図５】この発明の実施の形態１であるレーザ発振器の電流上限値設定部の構成図である。
【図６】この発明の実施の形態１であるレーザ発振器の電流上限値設定例を示す表である。
【図７】この発明の実施の形態３を示すレーザ発振器の構成図である。
【図８】この発明の実施の形態４であるレーザ発振器の電流上限値設定部の構成図である。
【図９】この発明の実施の形態４であるレーザ発振器の動作を説明するフロー図である。
【図１０】この発明の実施の形態４であるレーザ発振器の電流上限値設定部の他の構成図である。
【図１１】この発明の実施の形態５を示すレーザ発振器の構成図である。
【図１２】この発明の実施の形態５であるレーザ発振器の電流上限値設定部の構成図である。
【図１３】この発明の実施の形態５であるレーザ発振器の電流上限値緩和率の設定例を示す表である。
【図１４】この発明の実施の形態６であるレーザ発振器の比較器の構成図である。
【図１５】この発明の実施の形態６であるレーザ発振器の動作を説明するフロー図である。
【図１６】この発明の実施の形態６であるレーザ発振器のレーザ出力等の時間変化を説明するグラフである。
【図１７】この発明の実施の形態７であるレーザ発振器のレーザ出力判定部の構成図である。
【図１８】この発明の実施の形態７であるレーザ発振器のレーザ出力等の時間変化を説明するグラフである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
実施の形態１．
図１は、この発明を実施するための実施の形態１におけるレーザ発振器を用いたレーザ加工装置の構成図である。
電源装置１０から供給される直流電流をレーザダイオード１に流し、レーザダイオード１を発光させて得られた励起光１５でレーザ媒体２を励起し、全反射ミラー３と部分反射ミラー４間で共振を起こすことによって、レーザ光１６が得られる。このようにして得られたレーザ光を、拡大レンズ５、平行化レンズ６を用いて拡大、平行化し、光ファイバ入射レンズ７により光ファイバ８の端面に集光する。この集光されたレーザ光は、光ファイバ８内部を通過し、加工ヘッド９を通して、所定の位置に導光される。
レーザ出力は、部分反射ミラー１４により、レーザ光の一部をパワーモニタ１３に入射することで測定している。レーザ出力の調整は、レーザダイオード１に通電する電流を可変することで行なうことができる。一般的には、レーザダイオード１に通電する電源装置１０に、所望するレーザ出力指令設定値を外部の制御装置１７より与え、電源装置１０によりレーザダイオード１に通電する電流を制御する。【００１０】
図２は、この発明を実施するための実施の形態１におけるレーザ発振器の構成図であり、特に電源装置１０の内部を説明する図である。
外部の電圧源２０より入力された電圧は、整流ユニット２１により直流に変換され、コンデンサ２２に充電される。そして、トランジスタ２３がオンすることにより、リアクトル２４を介して、レーザダイオード１に電流が流れ始める。トランジスタ２３がオンしている間は、レーザダイオード１に流れる電流が増加していくため、電流が所望の電流値より大きくなると、トランジスタ２３をオフしてダイオード２５に電流を還流し、電流を減少させる。逆に、電流が所望の電流より小さくなるとトランジスタ２３をオンして電流を増加させる。このオン、オフを繰り返すことにより、電流を所望の電流値に制御する。【００１１】
ここで、電流の制御について、詳細に説明する。
現在レーザダイオード１に流れている電流値を、電流センサ２６にて測定し、電流制御装置２７に取り込む。取り込まれた電流測定値と、基準となる基準電流値とを、第１の比較器２８に入力し、レーザダイオード１に流れている電流である電流測定値が基準電流値に比べ低い場合、第１の比較器２８は、トランジスタ２３をオンすべく、例えば５Ｖのオン信号をトランジスタ２３のドライブ回路２９に送る。電流測定値が基準電流に比べ高い場合は、第１の比較器２８は、トランジスタ２３をオフすべく、例えば０Ｖのオフ信号をトランジスタ２３のドライブ回路２９に送る。
このようにして第１の比較器２８から送られたトランジスタ２３のオン、オフ指令に基づき、トランジスタ２３のドライブ回路２９は、トランジスタ２３を実際にオン、オフするために必要な電流や電圧をトランジスタ２３に供給し、トランジスタ２３がオン、オフすることになる。これらの動作により、レーザダイオード１に流れる電流値を、基準電流値になるように制御している。【００１２】
次に、基準電流値の設定について説明する。
本発明においては、電流指令値と電流上限値を第２の比較器３０に入力し、電流指令値が電流上限値より低い場合は、電流指令値が基準電流値として次段の第１の比較器２８に出力され、逆に、電流指令値が電流上限値より高い場合は、電流上限値が基準電流値として次段の第１の比較器２８に出力される。すなわち、基準電流値が電流上限値以下となるように制限するものである。【００１３】
ここで、電流指令値について説明する。電流指令値は、図２に示す電流指令値設定部３１において設定される。オペレータが直接入力した出力設定値や、加工プログラム上の出力設定値等のレーザ出力指令設定値が、制御装置１７からデジタル値や電圧換算値（例えば、５Ｖのとき４０００Ｗの指令に対応）として、電流指令値設定部３１に入力される。また、パワーモニタ１３で測定されたレーザ出力測定値も同様に、デジタル値や電圧換算値として、電流指令値設定部３１に入力される。電流指令値設定部３１内では、レーザ出力測定値をレーザ出力指令設定値と同じにするために必要な電流指令値の演算が行なわれる。例えば、レーザ出力測定値がレーザ出力指令設定値より大きければ、電流指令値を増加させ、逆に小さければ、電流指令値を減少する。これは、レーザ出力測定値とレーザ出力指令設定値との差分に応じて、電流値の変化に対するレーザ出力の変化のデータに基づいて、励起手段に供給すべき電流値を演算することができる。演算により得られた電流値を電流指令値として出力し、実際に励起手段に供給される電流値を電流指令値となるように制御し、再びレーザ出力を測定するという一連の動作を繰り返すことで、レーザ出力はレーザ出力指令設定値へと収束する。この制御は、レーザ出力制御において通常行われているフィードバック制御方法である。【００１４】
次に、電流上限値について説明する。図２のように、レーザ出力指令設定値は、電流上限値設定部３２にも入力される。電流上限値設定部３２内では、入力されたレーザ出力指令設定値に従い、電流上限値が設定される。
以下、レーザ出力指令設定値から電流上限値を設定する例について説明する。【００１５】
励起手段が、レーザダイオード１の場合、レーザダイオードの励起出力は、レーザが発振するために最低必要な電流である閾値電流を超えると電流の増加とともに、ほぼ直線的に励起出力が増え、電流Ｉと励起出力Ｗの関係は、
Ｗ＝Ａ１ＸＩ−Ｂ１・・・・・式１
と近似することができる。ここで、Ａ１、Ｂ１は定数である。
同様に、レーザ発振器のレーザ出力とレーザダイオードの励起出力の関係も、閾値出力を超えると励起出力の増加とともに、ほぼ直線的にレーザ出力が増えるため、励起出力Ｗとレーザ出力Ｐの関係は、以下のように近似できる。
Ｐ＝Ａ２ＸＷ−Ｂ２・・・・・式２
ここで、Ａ２、Ｂ２は定数である。
式１、式２から、以下の式が成り立つ。
Ｐ＝（Ａ１ＸＡ２）ＸＩ−Ａ２ＸＢ１−Ｂ２・・・・・式３
式３から、レーザ出力Ｐを得るために必要な電流値は、以下の式で近似できる。
Ｉ＝ＡＰ＋Ｂ・・・・・式４
但し、Ａ＝１／（Ａ１ＸＡ２）、Ｂ＝（Ａ２ＸＢ１＋Ｂ２）／（Ａ１ＸＡ２）
定数Ａ、Ｂは、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の値が分かれば、求めることができる。Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の値を求めるためには、レーザダイオードの電流を変化させた時の励起出力を測定し、式１で近似する。同様に励起出力とレーザ出力の関係も式２で近似する。これらの、近似により、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２の値が求まり、定数Ａ、Ｂが求まる。【００１６】
ここで、複数個のレーザダイオードを用いて励起する場合や、レーザ発振器が複数の光学部品を備えている場合には、各レーザダイオードや光学部品の特性にばらつきが考えられるので、Ａ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２を求める時は、レーザダイオードやレーザ発振器が取り得る特性のばらつきの中心値を利用して近似したり、最も特性が悪いもの、すなわち同じ電流を投入したときに、最も出力が低くなるものを用いて近似したりすることが必要となる。以下に算出例を示す。【００１７】
図３は、レーザダイオード１の通電電流値に対する励起出力の値であり、レーザダイオードの特性をあらわす表である。使用するレーザダイオードの中で特性の一番悪い物が図３（ａ）のような出力特性を持っており、一番良い物が図３（ｂ）のような特性をもっていると仮定する。中心値を用いて求める場合は、２０Ａ時の中心値は、（０Ｗ＋１０Ｗ）／２＝５Ｗになり、５０Ａ時の出力は、（３０Ｗ＋４０Ｗ）／２＝３５Ｗとなるので、この値を式１に代入し、Ａ１、Ｂ１を求める。また、一番特性が悪いものを用いる場合は、図３（ａ）の値である２０Ａ時０Ｗ、５０Ａ時３０Ｗを式１に代入し、Ａ１、Ｂ１を求める。Ａ２、Ｂ２をもとめる場合も、同様に、発振器の最も良い特性の時の値と最も悪い特性の時の値を用いて、Ａ２、Ｂ２を同様に求めることができる。これらの値を求めるのは、レーザ発振器の初期状態やメンテナンス後の状態等、光学部品に汚れが発生していない状態で行うことが望ましい。この状態を基準状態として電流上限値を求めることで、光学部品の汚れによる電流値の上昇を有効に防止することができる。
式４を、横軸をレーザ出力とし、縦軸を電流値としてグラフにあらわすと、図４の実線のようになる。ここで、レーザ出力をレーザ出力指令設定値と考えると、レーザ出力指令設定値を得るために必要な電流値が分かる。【００１８】
本発明においては、図４に基づき電流上限値を設定するが、電流値の増加は、光学部品等の汚れによる出力の低下以外にも、励起手段の冷却水温度の変化、外気温の変化等による影響も受ける。このため、式４から求められた必要な電流値に、励起手段の冷却水温の変化、外気温の変化等による電流値の変化を考慮して、電流上限値を設定しなければならない。励起手段やレーザ発振器の構成により、その影響度は、異なるが、レーザダイオードを使用している場合は、励起手段の冷却水温は、比較的厳しく制御されており、影響度は低いが、出力の安定度は、±２〜３％程度のばらつきが、発生する。出力が±２〜３％ばらつくと電流も±２〜３％程度ばらつく。このばらつきを考慮し、電流上限値は、式４から求められた必要な電流値に必要な電流値の２〜３％を加えておく必要がある。例えば、出力を得るために必要な電流値を５０Ａとすると、上限電流値は、５１〜５１．５Ａにする必要がある。このように設定された電流上限値は、図４の破線Ａで表される。レーザ出力が最大となる付近で、破線Ａの傾きが０となっているが、電流値が励起手段の定格電流値等から制限される電流上限値を越すことを防止するためである。図４の破線Ａでは、一例として、式４から求められた必要な電流値に対して２Ａを加えた値を電流上限値としている。
また、レーザ出力が高いほど、光学部品の汚れの劣化が進むため、レーザ出力指令設定値が大きい時ほど、式４から求められた必要な電流値と電流上限値とのマージンを小さくするような設定とすることもできる。たとえば、レーザ出力が０から最大値までの範囲の中心値で、電流値と電流上限値とのマージンを２Ａとなるようにし、レーザ出力指令設定値が０Ｗの時はマージンを４Ａに設定し、最大出力の時は０Ａに設定する。【００１９】
このように設定された電流上限値は、図４の破線Ｂで表される。破線Ｂの方が、光学部品の保護のためには有利ではあるが、高出力のレーザ光を使用する場合、破線Ａより、電流に対しての許容範囲がないため、外気温変化や水温変化により、電流値が電流上限値になり、出力が出なくなってしまう可能性が高くなる。よって、高出力を主に使用する場合には、図４における破線Ａに基づき電流上限値を設定すればよく、高出力をあまり使用しない場合は、破線Ｂに基づき電流上限値を設定すればよい。
また、上記の電流上限値の計算は、以下のようにして行われる。図５は、電流上限値設定部３２の内部構成図である。図５に示したように、電流上限値設定部３２内に、記憶部３５を備え、図４の電流上限値ＡあるいはＢの傾きとＹ切片を事前に計算し、記憶部３５に記憶させておく。そして、電流上限値設定部３２内のマイコン等で構成された電流上限値演算部３６にて、記憶部３５に格納された傾きおよびＹ切片データと、制御装置１７から入力されるレーザ出力指令設定値に基づいて、電流上限値が演算される。【００２０】
このようにして、電流上限値設定部３２で求められた電流上限値と、電流指令値設定部３１にて設定された電流指令値とを、第２の比較器３０に入力することで、レーザ発振器が正常であれば、電流指令値が基準電流値として出力され、この基準電流値に基づきレーザ出力が指令設定値となるようにフィードバック制御される。一方、光学部品の汚れが発生し、出力低下が発生した場合、レーザ出力指令設定値のレーザ出力を得るために必要な電流値に対して、数Ａ程度しか越えないように制限する電流上限値が基準電流値として出力される。この基準電流値に基づいて励起手段への電流供給はフィードバック制御されるので、電流供給は電流上限値により制限されることとなる。これにより、従来のレーザ発振器のように、電流値がレーザダイオードの定格値まで上昇することがなく、光学部品の交換にいたるような致命的な汚れにまで発展することを防止することができる。【００２１】
例えば、図６（ａ）のように励起手段への投入電流に対してレーザ出力が変化する特性のレーザ発振器で、電流上限値を図４における破線Ａに基づき図６（ｂ）のように設定した場合を仮定する。この場合、レーザ出力を２０００Ｗで使用していたとき、光学部品の汚れで電流値が上限電流値まで上昇したとすると、電流値の上昇は２Ａに抑えることができる。一方、従来のレーザ発振器であれば、レーザダイオードの定格電流値が７０Ａであれば、光学部品の汚れがひどければ、最悪７０Ａの電流が投入され、電流値の上昇は２０Ａとなる。この電流値の上昇分に対応するエネルギーは、光学部品の汚れで吸収されたエネルギー分を補うために投入された物である。レーザダイオードの通電電流が１Ａ上昇すると、図３（ａ）の特性をもつレーザダイオードの場合、１Ｗ出力が上昇する。高出力のレーザ発振器では、数百個程度のレーザダイオードを使用しており、２Ａの上昇であれば数百Ｗのエネルギーが汚れた光学部品で吸収されているということになるが、高出力の発振器で使用する光学部品は、数百Ｗ程度の発熱では、光学部品の交換にいたる致命的な損傷までは、発展しない。しかし、従来のレーザ発振器では、最悪数千Ｗのエネルギーが汚れた光学部品に吸収されてしまい、光学部品の交換にいたる致命的な損傷にまで発展する可能性が高い。【００２２】
本実施の形態では、励起手段がレーザダイオードを例に説明したが、その他の励起手段の場合は、式１、２の近似式が異なってくるのみで、例えば、ランプの場合は、式１はＰ＝Ａ１ＸＩ２＋Ａ２ＸＩ＋Ｂ１と２次式で近似すればよく、その他は同様の考え方をすれば、同じように電流上限値を求めることができる。【００２３】
実施の形態２．
実施の形態１におけるレーザ発振器は、記憶部３５に、レーザ出力指令値と電流上限値の関係式の傾きとＹ切片のデータを記憶していた。この傾きやＹ切片は、図６（ａ）や図６（ｂ）のデータから求めたものであるが、例えば、記憶部３５に図６（ａ）や図６（ｂ）のデータを記憶させ、そのデータに基づき、電流上限値演算部３６において入力されたレーザ出力指令設定値に対応した電流上限値を選択もしくは算出する構成としてもよい。
本実施の形態の場合、電流値とレーザ出力の関係は離散値となる。レーザ出力指令設定値が、ちょうど、記憶部３５に記載されている値であれば、その時の電流値を読み出せばよいが、データの中間の値の場合、電流値は、レーザ出力指令設定値を超えた最小のレーザ出力での電流値を用いてもよい。【００２４】
まず、図６（ａ）に示すデータが、記憶部３５に書き込まれている場合について、電流上限値演算部３６にてどのような演算が行われるか説明する。
例えば、レーザ出力指令設定値が１８００Ｗの場合、１８００Ｗを越えた最小のレーザ出力、つまり、２０００Ｗでの電流値５０Ａを電流値として選択してもよい。また、離散値の間を線形近似して電流値としてもよい。レーザ出力値１８００Ｗの場合、レーザ出力１５００Ｗ時の電流値が４０Ａ、２０００Ｗ時の電流値が５０Ａであるので、この２点間を線形近似し、１８００Ｗ時の電流値を以下としてもよい。
（５０Ａ−４０Ａ）／(２０００Ｗ−１５００Ｗ）Ｘ（１８００Ｗ−１５００Ｗ）＋４０Ａ＝４６Ａ
このようにして求められた電流値に対して、上限電流値を図４の破線Ａように設定したい場合には、この電流値に一定電流値（図４の場合に２Ａ）を加えたもの上限電流値とすればよい。また、上限電流値を図４の破線Ｂように設定したい場合には、増化させる電流量とレーザ出力値との関係式（図４の場合、０Ｗで４Ａ、最大出力で０Ａとなるような一次式Ｙ＝ＡＸ＋Ｂ）を記憶しておき、入力されたレーザ出力指令設定値から増加させる電流値を求めて、上述した電流値に加えて電流上限値として出力すればよい【００２５】
次に、図６（ｂ）に示すデータが、記憶部３５に書き込まれている場合について説明する。
例えば、レーザ出力値１８００Ｗの場合、１８００Ｗを越えた最小のレーザ出力、つまり、２０００Ｗでの電流上限値５２Ａを電流値として、選択してもよい。また、離散値の間を線形近似して電流値としてもよい。レーザ出力値１８００Ｗの場合、レーザ出力１５００Ｗ時の電流値４２Ａ、２０００Ｗ時の電流値５２Ａであるので、この２点間を線形近似し、１８００Ｗ時の電流値を以下としてもよい。
（５２Ａ−４２Ａ）／(２０００Ｗ−１５００Ｗ）Ｘ（１８００Ｗ−１５００Ｗ）＋４２Ａ＝４８Ａ
このようにして、電流上限値演算部３６にて求められた電流値は、上限電流値そのものであるので、この値を上限電流値として出力すればよい。【００２６】
本実施の形態に係るレーザ発振器は、上記構成を備えることで、実施の形態１のようにレーザ出力値と上限電流値との関係式を別途算出する必要がなく、測定値もしくは電流上限値を直接記憶部に書き込むことができるので、レーザ発振器の設定作業の省力化や、関係式の誤算出によるレーザ発振器の誤動作防止ができるという効果を奏する。【００２７】
実施の形態３．
実施の形態１または２におけるレーザ発振器は、所望のレーザ出力となるように、レーザダイオードに流れる電流を制御する構成であるが、レーザダイオードに投入する電流値を変化させると、レーザ発振器から出力されるレーザ光のモードが変化してしまう。比較的精度を必要としない加工や、実施の形態１のように光ファイバでレーザ光を伝送するタイプの場合、レーザ光のモードの変化は問題とならないが、光ファイバーを使用せず、精密な加工を必要とする場合には、レーザ光のモードの変化が問題となる。本実施の形態は、レーザ光のモードの変化が問題となる用な加工にも適用できるレーザ発振器を提供するものである。【００２８】
図７は、本実施の形態に係るレーザ発振器の構成図である。図２に示した実施の形態１に係るレーザ発振器と同一構成部分については、同一番号を付与し詳細な説明は省略する。以下、図２と異なる部分について説明する。
制御装置１７からは、レーザ出力指令設定値以外に、電流指令設定値および電流上限設定値が出力される。電源装置１０内の電流制御装置２７内には、信号切替器４０が設けられている。実施の形態１では、電流指令値設定部３１からの電流指令値および電流上限値設定部３２からの電流上限値が、直接、第１の比較器２８に入力されていた。一方、本実施の形態では、信号切替器４０により、電流指令値設定部３１からの電流指令値と制御装置１７からの電流指令設定値とを切り替えるとともに、電流上限値設定部３２からの電流上限値と制御装置１７からの電流上限設定値とを切り替えて、第２の比較器３０に信号を入力する。信号切替器４０は、制御装置１７により切り替えが制御されている。図７において、信号切替器４０が破線の状態に切り替わった場合は、電流指令値設定部３１からの電流指令値と電流上限値設定部３２からの電流上限値を第２の比較器３０に入力することとなり、実施の形態１と同じ動作をすることとなる。すなわち、レーザ光のモードの変化が問題とならない加工に適した制御が行われる。【００２９】
一方、図７において、信号切替器４０が実線の状態に切り替わった場合は、制御装置１７からの電流指令設定値と電流上限設定値が第２の比較器３０に入力されることとなる。これにより、レーザダイオード１に流れる電流は、レーザ出力測定値に左右されることなく、電流指令設定値となるように、すなわち、電流値一定となるように制御される。これにより、レーザ光のモードの変化を抑制することができ、光ファイバを用いない精密加工に適用することができる。ここで、電流上限設定値は、従来技術と同様に、レーザダイオードの定格電流値に応じた電流値を設定しておけばよい。電流一定制御の場合は、光学部品の汚れ等が発生し、レーザ出力が低下した場合でも、レーザダイオード１への通電電流を増加することはなく、光学部品でのエネルギー損失は増加しないので、レーザ出力の低下という問題はあるが、光学部品の破壊は避けられる。【００３０】
本実施の形態に係るレーザ発振器は、上記構成を備えることで、レーザ光のモード変化が問題にならない加工においては、実施の形態１に係るレーザ発振器と同様な動作を行い同様な効果を得ることができる。また、電流一定制御を行うこともできるので、レーザ光のモード変化が問題となる加工にも適用する事ができ、実施の形態１に係るレーザ発振器に比べ、さらに適用できる加工範囲が広くなり、汎用性が向上するという効果を奏する。また、本構成を他の実施の形態に適用することにより、他の実施の形態においても同様の効果が得られる。【００３１】
実施の形態４．
実施の形態１に係るレーザ発振器は、事前に、望ましくはレーザ発振器の初期状態やメンテナンス後の状態等、光学部品に汚れが発生していない状態を基準状態として測定した電流値とレーザ出力値との値に基づき、レーザ出力から電流上限値を求める式の傾きとＹ切片を算出し、記憶部３５に記憶させておく構成であり、実施の形態２に係るレーザ発振器は、事前に測定した電流値とレーザ出力値との値をそのまま、もしくは電流上限値に変換して、記憶部３５に記憶させる構成であった。本実施の形態は、実際の加工にレーザ発振器を用いる前を基準状態として、オペレータの指示等により、レーザ発振器が、電流上限値を設定するためのデータを測定し、測定されたデータに基づき電流上限値を設定する手段を有したものである。レーザ発振器全体の構成は、実施の形態３の図７と略同一であり、電流上限値設定部３２および制御装置１７が異なるので、以下、電流上限値設定部について説明する。【００３２】
図８は、本実施の形態の電流上限値設定部３２の構成図である。
本実施の形態では、まず、電流指令値を変化させた時のレーザ出力測定の値を測定し、レーザダイオード１に供給する電流値とレーザ出力の関係を取得する。この関係の取得は、図８の電流値・レーザ出力値測定部４５内で、図９に示したフローに従って実施される。以下、図８および図９に基づき動作を説明する。【００３３】
オペレータ等が電流上限値を設定するように制御装置に指示を与えた場合、制御装置１７は、まず、信号切替器４０を図７の実線の位置に切り替える。これにより、制御装置１７から出力される電流指令設定値により電流値が制御される。
そして、制御装置１７は、電流指令設定値を０Ａにする（ステップＳ００）。
次に、制御装置１７は、電流値・レーザ出力値測定部４５に、取得開始信号および電流指令設定値を送る（ステップＳ０１）。
電流値・レーザ出力値測定部４５は、取得開始信号を受け取ると、レーザ出力測定値を読み込む（ステップＳ０２）。
そして、電流値・レーザ出力値測定部４５は、制御装置１７から送られた電流指令設定値と、読み込んだレーザ出力測定値との組合せを記憶部３５に書き込む（ステップＳ０３）。
次に、制御装置１７は、電流指令設定値を所定の値だけ増加する（ステップＳ０４）。
そして、制御装置１７にて、電流指令設定が電流上限値になったかどうか確認する（ステップＳ０５）。
上限値に達していなければ、ステップＳ０１に戻り、再度、ステップＳ０１、ステップＳ０２、ステップＳ０３を実施することにより、順次、電流設定値とレーザ出力測定値との組合せを記憶部３５に書き込む。この動作を繰り返し、ステップＳ０５にて電流指令設定が電流上限値設定に達した場合、電流値とレーザ出力の関係の取得動作を終了する。【００３４】
このようにすることにより、電流設定値とレーザ出力測定値の関係を得ることができ、例えば、図６（ａ）のようなデータが記憶部３５に書き込まれる。上記では、電流指令設定値を電流値・レーザ出力値測定部４５に入力するとしたが、電流センサからの電流測定値を入力しても同様のデータが得られる。
また、ステップＳ０３にて、電流値・レーザ出力値測定部４５が、制御装置１７から送られた電流指令設定値を電流上限値に変換して記憶部３５に記憶させることで、図６（ｂ）に示すようなデータが記憶部３５に記憶される。電流指令設定値を電流上限値に変換する方法としては、上限電流値を図４の破線Ａように設定したい場合には、電流値・レーザ出力値測定部４５にて電流指令設定値に一定電流値（図４の場合に２Ａ）を加え、これを記憶部３５に上限電流値として保存すればよい。また、上限電流値を図４の破線Ｂように設定したい場合には、増化させる電流量とレーザ出力値との関係式（図４の場合、０Ｗで４Ａ、最大出力で０Ａとなるような一次式Ｙ＝ＡＸ＋Ｂ）を電流値・レーザ出力値測定部４５に記憶しておき、入力されたレーザ出力値から増加させる電流値を求めて、これを電流指令設定値に加えて、記憶部３５に電流上限値として保存すればよい。【００３５】
ここで、ステップＳ０４での電流指令値の増加量は、小さく設定した場合には、測定精度は良くなるが電流値が上限に達するまでに時間がかかり、一方、大きく設定した場合には、測定が完了するのは早いが、測定精度は比較的悪くなってしまうので、精度もしくは時間のいずれを重視するかで適宜設定すればよい。【００３６】
記憶部３５に上記データが書き込まれた後は、制御装置１７により、信号切替器４０を図７の破線の位置に切り替え、制御装置１７から出力されるレーザ出力指令設定値に従ってレーザ発振器が制御されることで、実施の形態２と同様の効果が得られる
記憶部３５に記憶されているデータは、図６（ａ）や図６（ｂ）に示すような、レーザ出力と電流指令設定値もしくは電流上限値との組合せデータであるが、レーザ出力と電流上限値の関係式として、記憶部３５内に保存しておいてもよく、記憶部３５の記憶量を減らすことができる。この場合、電流上限値設定部３２の構成は図１０に示すようになる。図１０において、電流値・レーザ出力値測定部４５からの電流指令設定値とレーザ出力測定値の組合せデータを、関係式演算部５０に入力し、関係式演算部５０内で演算を行い、レーザ出力と電流上限値の関係式を求める。そして、求めた関係式の傾きとＹ切片を記憶部３５に書き込む。図４の破線Ａのような関係式を求める場合は、電流指令設定値に一定の値を加えたものとレーザ出力値より、関係式演算部５０内で関係式を求めればよい。また、図４の破線Ｂのような関係式を求める場合は、まず、レーザ出力に対する電流増加量をあらかじめ一次式で表して関係式演算部５０に記憶しておき、その一次式を用いてレーザ出力測定値から電流増加量を求める。そして、電流指令設定値にその増加量を加え、その値とレーザ出力値から関係式を求めればよい。関係式演算部５０は、求めた関係式の傾きとＹ切片を、記憶部３５に書き込む。
上記動作を行うことにより、記憶部３５には実施の形態１と同様のデータが書き込まれているので、実際に加工等に用いるときは、信号切替器４０を図７の点線の位置にし、実施の形態１と同様な制御により発振器を動作させればよい。【００３７】
本実施の形態は、レーザ発振器が、電流上限値を設定するためのデータを測定し、測定されたデータに基づき電流上限値を設定する手段を有したことにより、レーザ発振器が記憶部３５に記憶するデータを作成し記憶させるので、発振器の設定作業の省力化を向上させることができる。【００３８】
ところで、上述のレーザ発振器においては、記憶部３５へデータを書き込むタイミング、すなわち電流上限値を設定するためのレーザ発振器の基準状態を選択するタイミングは、オペレータ等が指示するとしたが、定期的に書き込みを行っても良いし、また、レーザ発振器の導入初期に実施した後、電流が電流上限値まで上昇し、光学部品のクリーニング等を行うなど、レーザ発振器の状態が変わったときに合わせて、実施してもよい。
定期的にデータの書き込みを行うときには、データ取得の直前に光学部品の汚れが発生し、汚れた状態でデータを取得してしまった場合、光学部品が汚れた状態を正常状態と認識してしまう恐れがあるため、下記のように、前回のデータと今回取得データとの比較を用いることにより、誤認識を防止し信頼性を高めることができる。
前回のデータと今回取得データの比較の実施例を記載する。
制御装置１７により電流指令設定値を変化させ、その時のレーザ出力を測定し、例えば制御装置１７に記憶しておく。制御装置１７にて、前回のレーザ出力の測定値と今回のレーザ出力測定値の変化量を算出する。この変化量が、一定値以下であれば正常、一定値以上であれば異常として、外部に信号を出力する。一定値の定義の方法として、励起手段の劣化量と、前回と今回の測定の時間間隔とを用いて推定する方法がある。例えば、励起手段の経時的な特性劣化が１万時間で２０％減になる、つまり、レーザとして得られる出力も２０％減になるとし、前回と今回の測定時間の間隔が１０００時間であれば、レーザ出力が２％の変化量であれば、正常とし、それ以上であれば、異常とすることができる。【００３９】
上述したように、電流値をレーザ出力の関係を取得するために、電流指令値を変化し、その時のレーザ出力を測定して、関係を求めていたが、レーザ出力指令値を変化させ、出力一定制御を実施した時の電流値を測定して、関係を求めることも可能である。【００４０】
これまで説明してきた、記憶部３５、電流上限値演算部３６、電流値・レーザ出力値測定部４５、関係式演算部５０の機能は、それぞれ独立のマイコン等で演算しても良いが、それらの機能を１つのマイコン内で処理することも可能である。また、電流制御装置２７と制御装置１７も、マイコン等により一体として構成されていてもよい。【００４１】
実施の形態５．
励起手段は、正常な状態であっても経時的に劣化していくため、光学部品等が正常であっても、レーザ出力を一定にするためには、経時的に通電電流を上げていかなければならない。このため、光学部品等が正常であっても、励起手段への通電電流が、電流上限値に達してしまう場合がある。本実施の形態は、この励起手段の経時的劣化に応じて、電流上限値を変化させていくものである。【００４２】
図１１は、本実施の形態に係るレーザ発振器の構成図であり、図１２は、本実施の形態に係るレーザ発振器の電流上限値設定部の内部構成図である。実施の形態１の図２および図５と異なる点は、電流通電判定器５５と通電信号積算タイマ５６が追加された点と、電流上限設定部２５の内部構成に電流上限緩和率演算部５７が追加された点である。
図１１において、電流指令値設定部３１より出力された電流指令値は、電流通電判定器５５に入力され、０Ａの電流と比較される。電流指令値が０Ａより大きければ、通電されているとして、通電中信号を、通電信号積算タイマ５６に送る。通電信号積算タイマ５６は、通電中信号がオンしている時間を積算し、その時間（通電時間）を、常時、電流上限値設定部３２に出力する。また、レーザ発振器の電源を一旦切った場合、通電信号積算タイマ３７は、そのときの通電積算時間を記憶し、再度電源を入れ直した場合、その記憶されていた通電積算時間に更に、通電中信号がオンしている時間を積算することで、初期からの通電累積時間を算出することができる。【００４３】
図１２において、記憶部３５には、図１３に示すような励起手段に通電する電流の通電時間と電流上限値の緩和率との関係データが記憶されている。図１３は、励起手段が１００００時間の使用により、２０％性能が劣化する場合のデータであるが、緩和率の値は、使用する励起手段により適宜決定される。図１２において、電流上限緩和率演算部５７は、記憶部３５内に格納されている図１３に示すような通電時間と緩和率との関係のデータを読み出し、通電信号積算タイマ５６から入力された通電時間との比較を行い、電流上限緩和率を算出し、電流上限値演算部３６に送る。電流上限値演算部３６内では、その緩和率と電流上限値を乗算し、通電時間を考慮した電流上限値を設定する。電流上限緩和率のデータは、図１３に示したように離散値を取る場合がある。この場合、通電時間を超えた最小の通電時間での電流上限緩和率を用いたり、離散値の間を線形近似したりして、電流上限緩和率を求めればよい。【００４４】
まず、通電時間を越えた最小の通電時間での電流上限緩和率を用いる場合を説明する。
例えば、電流上限値が図６（ｂ）で、電流上限緩和率が図１３で設定されており、通電時間３、０００時間のとき、レーザ出力指令設定値が２０００Ｗの場合を仮定する。図１３より、通電時間を越えた最小の通電時間は４０００時間であるので、記憶部３５のデータに基づき電流上限緩和率演算部５７において、電流上限緩和率は１．０８と算出され、算出された電流上限緩和率は電流上限値演算部３６に送られる。また、レーザ出力指令設定値が２０００Ｗであるため、電流上限値演算部３６において図６の（ｂ）より、電流上限緩和率を考慮しない場合の電流上限値は５２Ａと算出される。そして、電流上限値演算部３６において、電流上限緩和率演算部５７より送られた電流上限緩和率１．０８を電流上限値５２Ａにかけ合わせる事で、励起手段の経時劣化を考慮した電流上限値は以下の通りとなる。
５２ＡＸ１．０８＝５６．１６Ａ【００４５】
次に、離散値の間を線形近似して電流上限緩和率を求める場合を、上述と同じ条件で説明する。
図１３より、電流上限緩和率は、２０００時間で１．０４、４０００時間で１．０８であるので、通電時間３０００時間の場合の電流上限緩和率は、記憶部３５のデータに基づき電流上限緩和率演算部５６において、以下のように算出される。
１．０４＋（１．０８−１．０４）／（４０００−２０００）＝１．０６
算出された電流上限緩和率は電流上限値演算部３６に送られる。電流上限値は、電流上限値演算部３６において、記憶部３５のデータから得られる電流上限値５２Ａに、電流上限緩和率演算部２８より送られた緩和率１．０６をかけ合わせる事で、以下の通りとなる。
５２ＡＸ１．０６＝５５．１２Ａ【００４６】
上述の例では、記憶部３５に格納した緩和率の離散値データを用いたが、励起手段の通電時間と劣化率を近似式であらわして演算することもできる。たとえば、励起手段の励起量が通電時間１万時間で２０％減になる場合、電流上限緩和率は、
１＋０．２Ｘ（通電時間／１００００）・・・・・式５
として近似することができる。
この関係式５を電流上限緩和率演算部５７に記憶させておき、電流上限緩和率演算部５７にて、入力された励起手段の通電時間から電流上限緩和率を求め、求められた電流上限緩和率を電流上限値演算部３６に送り、前述と同様の演算にて、電流上限値を求めればよい。関係式は、記憶部３５に格納しておいてもよい。
上記では、励起手段の劣化の度合いが通電時間により影響を受ける場合で、説明したが、励起手段の劣化の度合いが、励起手段への通電回数（オン・オフ回数）により影響を受ける場合は、前述の通電時間を通電回数（オン・オフ回数）と置換え、劣化の指標として利用してもよい。【００４７】
このような構成にすることにより、経時的な励起手段の劣化を補正することができ、信頼性が向上する【００４８】
実施の形態６．
上述した実施の形態は、いずれも電流値を電流上限値以下に制御するものであったが、電流値が電流上限値になっている場合には、何らかの異常が発生している可能性が高いので、その状態で放置しておくことは望ましくない。本実施の形態は、この異常を検出する手段を備えたものである。【００４９】
図１４は、本実施の形態に係るレーザ発振器の、第２の比較器３０の内部構成図であり、その他の構成については、上述した実施の形態と同様である。
図１４において、電流指令値確認部６０は、電流上限値と電流指令値が入力され、実施の形態１で説明したように、電流指令値が、電流上限値より低い場合は、電流指令値がそのまま、次段の第１の比較器２８に出力され、逆に、電流指令値が、電流上限値より高い場合は、電流上限値が、次段の第１の比較器２８に出力される。そして、電流指令値が、電流上限値より高い場合は、電流上限値が、次段の第１の比較器２８に出力されると同時に、上限値出力信号が、上限値出力時間検出タイマ６１に送られる。【００５０】
図１５は、第２の比較器３０の動作を説明するフロー図である。図１５に基づいて、第２の比較器３０の動作を詳細に説明する。
上限値出力時間検出タイマ６１は、電流指令値確認部６０より、上限値出力信号が出されているか確認する（ステップＳ６１）。
信号が出力されていれば、上限値出力時間検出タイマ６１は、経過時間計測中かどうか確認する（ステップＳ６２）。
計測中であれば、上限値出力時間検出タイマ６１は、経過時間が所定の時間を経過しているかどうか確認する（ステップＳ６３）。
経過時間が所定の時間を経過していれば、上限値出力時間検出タイマ６１は、異常信号を制御装置１７に出力する。
ステップＳ６２にて、計測をしていないと判断した場合には、上限値出力時間検出タイマ６１は、経過時間の計測を開始する（ステップＳ６５）。そして、再度ステップＳ６１より処理を行う。
ステップＳ６１にて、信号が出されていない場合は、上限値出力時間検出タイマ６１は、経過時間計測中かどうか確認する（ステップＳ６６）。
計測中であれば、上限値出力時間検出タイマ６１は、経過時間の測定を終了する（ステップＳ６３）。そして、再度ステップＳ６１より処理を行う。
ステップＳ６６にて、計測をしていないと判断した場合には、再度ステップＳ６１より処理を行う。【００５１】
このような動作により、上限値出力検出タイマ６１は、上限値出力信号が継続してオンしている時間を計測し、そのオンしている時間が一定時間以上経過した時に、異常信号を制御装置１７に報知する。異常信号を受けた制御装置１７では、例えば、レーザ出力指令値を０Ｗとし、発振を停止するようにレーザ発振器を制御してもよい。【００５２】
次に、本実施の形態に係るレーザ発振器における、レーザ出力値、電流指令値および上限出力信号の時間変化を、図１６を用いて説明する。図１６（ａ）は、正常な場合のレーザ出力等の時間変化グラフであり、図１６（ｂ）は、異常な場合のグラフである。
レーザ発振器が正常な場合、図１６（ａ）のように、レーザ出力開始時は、レーザ発振器の熱時定数やパワーモニタの立ち上がり時定数などの影響により、電流の変化に対してレーザ出力の立ち上がりが遅れて反応する。そのため、レーザ出力一定制御の場合、レーザ出力開始時は、電流値が上限電流値まで上昇してしまう。その後、レーザ出力が所望とする値に近づくと、電流指令値は、徐々に低下していき、ある一定値に落ち着く。これに伴い、電流指令値が電流上限値以下となった時間で、上限値出力信号も出力されなくなる。
ここで、図１６（ａ）のレーザ出力のグラフにおいて、レーザ出力が所望の出力に達する前に、グラフの傾きが緩やかになっている。これは、レーザ出力が所望の値以上にならないようにするために、目標値と現在値との差分量を計算し、出力が目標値に近づき差分量が少なくなると、電流を下げるように制御するためである。
一方、光学部品等に異常がある場合は、図１６（ｂ）のように、電流上限値の電流を流しても所望のレーザ出力を得ることができないため、電流値が上限電流値となっている時間が長くなる。これに伴い、上限値出力信号も出力され続ける。この上限値出力信号が出力され続ける時間が一定時間以上であれば、光学部品等に異常があると判断し、外部に異常を報知する。この一定時間は、レーザ発振器の熱時定数やパワーモニタの立ち上がり時定数を考慮して、その時定数より長い時間で適宜決定すればよい。【００５３】
このような構成にすることにより、光学部品の異常の有無を、異常信号により確認することが可能となる。また、異常信号により制御装置がレーザ発振器の動作を停止することで、例えば、光学部品等の破損を防止することができる。【００５４】
実施の形態７．
実施の形態６では、電流値が上限電流指令となっている時間を計測し、異常の有無を確認したが、本実施の形態では、一定時間後に所望のレーザ出力になっていない場合を異常と判断し、異常を外部に報知するものである。【００５５】
図１７は、本実施の形態に係るレーザ発振器の、レーザ出力判定部６５の内部構成図であり、電流制御装置２７の内部あるいは外部に設けられている。その他の構成については、上述した実施の形態と同様である。
図１７において、レーザ出力判定部６５には、レーザ出力指令設定値とレーザ出力測定値が入力さる。入力されたレーザ出力指令設定値とレーザ出力測定値は、レーザ出力判定部６５内のレーザ出力確認部６６で、レーザ出力指令設定値に対応する下限値にレーザ出力測定値が到達しているかを判定する。この下限値は、レーザ出力が、前述のように冷却水や外気温の影響で±２〜３％程度ばらつくことを考慮し、レーザ出力指令設定値に対して、２〜３％低い値、例えば２０００Ｗの場合は３％低い１９４０Ｗに設定する。レーザ出力確認部６６は、レーザ出力が下限値に達したと判断すれば、レーザ出力範囲内信号を出力する。また、レーザ出力確認部６６は、レーザ出力指令設定値が変化した場合、タイマ開始信号を出力する。
これらのレーザ出力範囲内信号とタイマ開始信号は、異常検出タイマ６７に入力され、異常検出タイマ６７では、タイマ開始信号が入力されたと同時に、タイマのカウントを開始する。異常検出タイマ６７でタイマのカウントが開始された後、一定の時間後にレーザ出力範囲内信号が入力されれば異常なしと判断し、タイマのカウントを停止する。一方、一定の時間経過しても、レーザ出力範囲内信号が入力されなければ異常と判断し、異常検出タイマ６７は、制御装置１７に異常信号を出力する。ここで、一定時間は、発振器の熱時定数やパワーモニタの立ち上がり時定数を考慮し、その時定数よりも長い時間で適宜決定すればよい。【００５６】
次に、本実施の形態に係るレーザ発振器における、レーザ出力値、電流指令値および上限出力信号の時間変化を、図１８を用いて説明する。図１８（ａ）は、正常な場合のレーザ出力等の時間変化グラフであり、図１８（ｂ）は、異常な場合のグラフである。
図１８（ａ）のように正常な場合は、異常検出タイマ６７にてタイマのカウントを開始し、一定時間以内に、レーザ出力範囲内信号がオンする。一方、図１８（ｂ）のように、異常な場合は、タイマのカウントを開始し一定時間以内に、レーザ出力範囲内信号はオンしない。このように、一定時間以内に、レーザ出力範囲内信号がオンしない場合は、異常として、外部の制御装置に異常を出力する。【００５７】
このような構成にすることにより、実施の形態６と同様に光学部品の異常の有無を確認すること可能となる。
上記では、レーザ出力が下限値に到達している場合に信号を出す構成としたが、逆に、レーザ出力が下限値に満たない場合に信号を出すように構成してもよい。この場合、タイマのカウントが開始し一定時間以内に、信号がオフしない場合は異常と判断すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明に係るレーザ発振器は、光ファイバでレーザ光を伝送する場合のように、レーザ発振器から出力されるレーザ光のモードの変化が、ほとんど問題とならないような加工であって、レーザ光の出力を変化させる機会が多い加工に用いるのに、特に適している。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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