(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも二つの光源（１４）を有する共振器（１１Ａ、１１Ｂ）と、
前記少なくとも二つの光源（１４）から発光された光を合波する合波器（１２、２１）と、を備えるレーザ発振器（１０、３０）であって、
各前記光源（１４）を駆動する電流を可変制御する電流制御部（１７ａ）と、
前記少なくとも二つの光源（１４)のうち、発光すべき前記光源（１４）を選択する選択部（１８）と、
前記電流制御部（１７ａ）および前記選択部（１８）にそれぞれ指令を与える指令部（１９）と、を備え、
前記指令部（１９）は、各々の前記光源（１４）を駆動する度に、前記光源（１４）を駆動した電流の値に応じて定められる重み係数に当該光源（１４）の駆動時間を乗じた値を積算し、その積算により得られる積算値を各々の前記光源（１４）に対応付けて記憶する記憶部（１９ａ）を有し、
前記レーザ発振器（１０、３０）に対するレーザ出力指令の出力範囲に応じて、発光すべき前記光源（１４）の数を定め、その定められた数だけ、前記光源（１４）を前記積算値の少ない順に前記選択部（１８）によって選択し、選択された前記光源（１４）のみを前記電流制御部（１７ａ）によって発光させるようにし、
前記指令部（１９）は、前記指令部（１９）の記憶部に記憶された各々の前記光源（１４）の前記積算値のうちの最小の積算値に相当する数値を、所定の時機に各々の前記光源（１４）の前記積算値から均等に減算するようにした、レーザ発振器。
【請求項２】
前記光源（１４）は半導体レーザである請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項３】
前記光源（１４）は励起用半導体レーザであり、前記共振器（１１Ａ、１１Ｂ）は、前記励起用半導体レーザの光により励起される励起媒質（１３）を備える、請求項１に記載のレーザ発振器。
【請求項４】
前記指令部（１９）は、前記電流制御部（１７ａ）および前記選択部（１８）によって、前記選択された前記光源（１４）を除いた残りの前記光源（１４）を０より大きく且つ発光閾値未満の電流で制御するようにした、請求項１から３のいずれか一項に記載のレーザ発振器。
【請求項５】
前記共振器（１１Ａ、１１Ｂ）は追加の記憶部（２０）を有し、当該追加の記憶部（２０）は、各々の前記光源（１４）の前記積算値を書込みおよび読出し可能なテーブル（２２）を記憶している、請求項１から４のいずれか一項に記載のレーザ発振器。
【請求項６】
前記共振器（１１Ａ、１１Ｂ）が、複数の前記光源（１４）によって構成される複数のグループを有し、前記グループ毎に前記複数の前記光源（１４）を発光させるようにする、請求項１から５のいずれか一項に記載のレーザ発振器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の光源から発光されたレーザ光を合波して出力するレーザ発振器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従前より、部品の切断、溶接、表面改質、マーキング、トリミングなどを行うレーザ加工装置にはレーザ発振器が適用されている。近年、レーザ発振器の高出力化のため、複数の光源からのレーザ光を合波して出力するレーザ発振器、例えばファイバレーザや、ダイレクト・ダイオード・レーザ（以下、ＤＤＬと呼ぶ。）が開発されている。
【０００３】
ファイバレーザは、前述の光源である複数の励起用半導体レーザと励起用光ファイバとを有する複数の共振器を備え、複数の共振器からのレーザ光を合波器により合波して出力している。一方、ＤＤＬは、前述の光源である複数の半導体レーザを備え、複数の半導体レーザのレーザ光を合波器により合波して出力するようになっている。
【０００４】
上述のようなファイバレーザやＤＤＬといったレーザ発振器においては、当該レーザ発振器の定格出力に対して所定の割合で出力制御が行われる。この場合、当該レーザ発振器に備わる全ての光源においても、レーザ発振器と同じ割合で出力制御が行われる。例えば一つの共振器の定格出力が５００Ｗで、四つの共振器を有することにより、レーザ発振器の定格出力が２０００Ｗであるとする。このような構成において、レーザ発振器の出力を該レーザ発振器の定格出力の５０％、すなわち１０００Ｗで制御するとき、四つの共振器の各々の出力も該共振器の定格出力の５０％、すなわち２５０Ｗで制御する。そして、共振器から発振されたレーザ光の出力を測定して出力のフィードバック制御を行うことにより、レーザ発振器の出力を正確に制御している。
【０００５】
しかし、高出力化を実現できるファイバレーザやＤＤＬの場合でも、切断加工のための高出力指令の時だけでなく、トリミングやレーザマーキング等のための低出力指令の時にも安定した出力制御が求められる。例えば、前述したような２０００Ｗの定格出力を有するレーザ発振器に１００Ｗの低出力指令が与えられた場合、四つの共振器の各々が出力すべき値は２５Ｗ（＝１００Ｗ÷４）である。しかしながら、共振器の最小出力が該共振器の定格出力に所定の割合を乗じた値、例えば定格出力の１０％、すなわち５０Ｗ（＝５００Ｗ×１０％）以下であると、安定した出力制御が行えない。
【０００６】
そこで、特許文献１および特許文献２は、低出力指令時には、発振すべき共振器の数を減らす、あるいは、選択された光源のみに光源の発光閾値以下の電流を流すことにより、レーザ発振器の出力を相対的に下げる方法を開示している。
【０００７】
具体的には、特許文献１は、複数の共振器からのレーザ光を集めて出力するレーザ発振器を開示する。このレーザ発振器においては、低出力指令時には、複数の共振器のうちの、一つ又は二つの共振器のみを発振させることにより、各共振器の制御可能な最小出力から定格出力の範囲で出力制御を行っている。
【０００８】
また、特許文献２は、複数のレーザ光源から出射されたレーザ光を合波するレーザ光照射装置を開示する。このレーザ光照射装置においては、レーザ出力の目標値をあらかじめ定められた基準値未満とするとき、複数の半導体レーザのうちの一部を選択して発光閾値以上の電流で制御している。そして、残りの半導体レーザについては、停止または発光閾値未満の電流で制御している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開２０１２−２２７３５３号公報
【特許文献２】特開２００６−１２８８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、前述の特許文献１や特許文献２に開示されるような方法においては、低出力指令時に、複数の光源の中から特定の光源を選択して発光させている。このことにより、低出力指令時には特定の光源に負荷が集中してしまうので、特定の光源が劣化しやすく、その結果レーザ発振器の故障の頻度も高くなるという問題がある。
【００１１】
そこで本発明は、上述したような問題点に鑑み、低出力指令時に特定の光源に負荷が集中しないようにすることができるレーザ発振器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の第一態様によれば、少なくとも二つの光源を有する共振器と、少なくとも二つの光源から発光された光を合波する合波器と、を備えるレーザ発振器であって、
各光源を駆動する電流を可変制御する電流制御部と、
少なくとも二つの光源のうち、発光すべき光源を選択する選択部と、
電流制御部および選択部にそれぞれ指令を与える指令部と、を備え、
指令部は、各々の光源を駆動する度に、光源を駆動した電流の値に応じて定められる重み係数に当該光源の駆動時間を乗じた値を積算し、その積算により得られる積算値を各々の光源に対応付けて記憶する記憶部を有し、
レーザ発振器に対するレーザ出力指令の出力範囲に応じて、発光すべき光源の数を定め、その定められた数だけ、光源を積算値の少ない順に選択部によって選択し、選択された光源のみを電流制御部によって発光させるようにし、
指令部は、指令部の記憶部に記憶された各々の光源の積算値のうちの最小の積算値に相当する数値を、所定の時機に各々の光源の積算値から均等に減算するようにした、レーザ発振器が提供される。
【００１３】
本発明の第二態様によれば、第一態様のレーザ発振器であって、光源は半導体レーザである、レーザ発振器が提供される。
【００１４】
本発明の第三態様によれば、第一態様のレーザ発振器であって、光源は励起用半導体レーザであり、共振器は、励起用半導体レーザの光により励起される励起媒質を備える、レーザ発振器が提供される。
【００１５】
本発明の第四態様によれば、第一態様から第三態様のいずれかのレーザ発振器であって、
指令部は、電流制御部と選択部によって、選択された光源を除いた残りの光源をゼロより大きく且つ発光閾値未満の電流で制御するようにした、レーザ発振器が提供される。
【００１７】
本発明の第五態様によれば、第一態様から第四態様のいずれかのレーザ発振器であって、共振器は追加の記憶部を有し、当該追加の記憶部は、各々の光源の積算値を書込みおよび読出し可能なテーブルを記憶している、レーザ発振器が提供される。
【００１８】
本発明の第六態様によれば、第一態様から第五態様のいずれかのレーザ発振器であって、
共振器が、複数の光源によって構成される複数のグループを有し、グループ毎に前記の複数の光源を発光させるようにする、レーザ発振器が提供される。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の第一態様、第二態様および第三態様によれば、各々の光源を駆動する度に、光源を駆動した電流の値に応じて定められる重み係数に当該光源の駆動時間を乗じた値を積算している。これにより、各光源のこれまでの使用頻度や負荷を数値化することができる。さらに、指令部の記憶部には、前述の積算により得られる積算値を各光源に対応付けて記憶させている。したがって、低出力指令時に複数の光源のうちの一部を選択して発光させるときに、これまでの使用頻度や負荷の少ない光源を、指令部の記憶部内に記憶された積算値から把握して優先的に使用することができる。その結果、低出力指令時の出力制御において特定の光源に負荷が集中することを防止できる。また、特定の光源が繰返し使用されないため、レーザ発振器の故障の頻度も低減できる。さらに、指令部の記憶部に記憶される各光源の積算値の数値を定期的に均等に減らすことにより、積算値が記憶部の容量をオーバフロすることなく、積算値を記憶部に保持することができる。
【００２０】
本発明の第四態様によれば、レーザ出力指令時に選択されていない光源にはゼロより大きく且つ発光閾値未満の電流を流しておくことにより、低出力指令から高出力指令に切替わった時の出力の応答性が早くなるという効果が得られる。
【００２２】
本発明の第五態様によれば、各々の光源の積算値を書込みおよび読出し可能なテーブルを記憶する記憶部を共振器にも設けている。このことにより、共振器毎に各光源の使用頻度の確認や寿命の予想などを行うことができる。また、共振器を交換する際に記憶部内のテーブルにおける数値を書換えたりリセットしたりすることができる。
【００２３】
本発明の第六態様によれば、光源の数が多い場合に複数の光源をグループ単位で制御する構成にすることにより、光源を個々に制御する場合と比べて、前述した積算値の計算と記憶量を減らせるので、制御が簡単になる。
【００２４】
添付図面に示される本発明の典型的な実施形態の詳細な説明から、本発明のこれらの目的、特徴および利点ならびに他の目的、特徴および利点がさらに明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の一実施形態のレーザ発振器の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示されるレーザ発振器の変形例を示すブロック図である。
【図３】一つの共振器（発振モジュール）の各光源（レーザ発光部）への電流とレーザ出力指令の値との関係を示す図である。
【図４Ａ】一つの半導体レーザのＩ-Ｌ特性（電流−光出力特性）を示す図である。
【図４Ｂ】図４Ａに示された駆動電流の範囲毎の重み係数を示した図である。
【図５】四つの光源（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）毎に取得される積算値を示した図である。
【図６】記憶される積算値のオーバフロ対策を概念的に示した図である。
【図７】光源（レーザ発光部）の番号と光源（レーザ発光部）毎の積算値とを対応付けるテーブルを示した図である。
【図８】共振器（発振モジュール）の数値記憶部内のテーブルに積算値を記憶させる処理の一例を示すフローチャートである。
【図９】図１に示された共振器（発振モジュール）の変形例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。以下の図面において、同じ部材には同じ参照符号が付けられている。そして、異なる図面において同じ参照符号が付されたものは同じ機能を有する構成要素であることを意味するものとする。また、理解を容易にするために、これらの図面は縮尺を適宜変更している。さらに、以下では、レーザ発振器として、ファイバレーザやＤＤＬを例にして説明するが、本発明はこれらに限られない。
【００２７】
図１は本発明の一実施形態のレーザ発振器の構成を示すブロック図である。図２は図１に示されるレーザ発振器の変形例を示すブロック図である。
図１に示されたレーザ発振器はファイバレーザ１０であり、図２に示されたレーザ発振器はＤＤＬ（ダイレクト・ダイオード・レーザ）３０である。
【００２８】
ファイバレーザ１０またはＤＤＬ３０は、図１および図２に示されるように、レーザ光を発振する複数の共振器（発振モジュール）１１Ａ、１１Ｂと、各共振器１１Ａ、１１Ｂから発振されたレーザ光を合波する合波器（コンバイナ）１２と、を備える。
【００２９】
このようなファイバレーザ１０やＤＤＬ３０は、部品の切断、溶接、表面改質、マーキング、トリミングなどを行うレーザ加工機に適用される。この場合、前述の合波器１２により合波されたレーザ光は加工用光ファイバ（図示せず）を介してレーザ加工機の加工ヘッド（図示せず）に導光される。
【００３０】
但し、図１および図２から分かるように、ファイバレーザ１０とＤＤＬ３０とは、各共振器（発振モジュール）１１Ａ、１１Ｂの構成において相違する。
【００３１】
ファイバレーザ１０の場合には、図１に示されるように、各共振器（発振モジュール）１１Ａ、１１Ｂは、一本の励起用光ファイバ１３と、励起用半導体レーザである四つの光源（レーザ発光部）１４とを備えている。
【００３２】
具体的には、ファイバレーザ１０の共振器１１Ａ、１１Ｂは、励起媒質として、イッテルビウム（Ｙｂ）またはエルビウム（Ｅｒ）がドープされたコアを有する励起用光ファイバ１３を備える、そして、励起用光ファイバ１３のコアの長さ方向における２箇所にそれぞれ、共振器のミラーに相当するＦＢＧ(ファイバブラッググレーティング:Fiber Bragg Grating)１５が設けられている。さらに、励起用半導体レーザである各光源１４から出力される光が光ファイバ１３のコア外側のクラッド部にＴＦＢ（テーパードファイババンドル）１６を介して結合される。そして、光ファイバ１３のコアによって励起用半導体レーザの光が励起されて、出力鏡に相当する一方のＦＢＧ１５から出射される。
【００３３】
一方、ＤＤＬ３０の場合には、図２に示されるように、各共振器（発振モジュール）１１Ａ、１１Ｂは、半導体レーザである四つの光源（レーザ発光部）１４と、各光源１４から発光された光を合波する合波器（コンバイナ）２１とを備えている。
【００３４】
例えば、本実施形態のファイバレーザ１０またはＤＤＬ３０の定格出力を２０００Ｗとする場合、各共振器１１Ａ、１１Ｂには１０００Ｗの出力が必要となる。このため、各光源１４には、２５０Ｗ（＝１０００Ｗ÷４）の定格出力の励起用半導体レーザが使用される。
【００３５】
勿論、本発明においては、ファイバレーザ１０またはＤＤＬ３０（以下、これらをレーザ発振器と総称する場合もある。）を構成する共振器の数、および各共振器内の光源の数は、製品仕様に応じて任意に決定される事項である。
【００３６】
つまり、図１および図２には、それぞれ、二つの共振器１１Ａ、１１Ｂが示されているが、本発明のレーザ発振器は、少なくとも一つの共振器を備えていればよい。また、共振器１１Ａ、１１Ｂ毎に四つの光源１４が示されているが、本発明に適用される共振器は、少なくとも二つの光源を備えていればよい。
【００３７】
また、本実施形態のレーザ発振器は、図１および図２に示されるように、各共振器１１Ａ、１１Ｂ内の四つの光源１４の各々に供給する電流を可変制御する電流制御部１７ａを有する二つの電源部１７を備える。各々の電源部１７は、選択部１８を介して共振器１１Ａ、１１Ｂの各々と接続されている。
【００３８】
さらに、ファイバレーザ１０またはＤＤＬ３０は、レーザ出力指令に従って、当該レーザ出力指令に対応する選択指令および電流指令をそれぞれ選択部１８および電源部１７に与える指令部１９を備える。なお、指令部１９は例えば数値制御装置（ＮＣ装置）であり、上記のレーザ出力指令は、指令部１９の数値記憶部１９ａに予め記憶されている加工プログラムを実行する際に読出される。
【００３９】
各選択部１８は、指令部１９から与えられる選択指令に従って、四つの光源１４の中から、発光すべき光源を選択する。さらに、各電源部１７の電流制御部１７ａは、指令部１９から与えられる電流指令に従って、選択された光源にそれぞれ電流を供給する。
【００４０】
このとき、指令部１９は、レーザ出力指令の出力範囲と発光すべき光源１４の数とを対応付けた選択数テーブルに基づいて、選択指令を選択部１８に与える。さらに、指令部１９は、指令されたレーザ出力を発振するための光源１４の数と指令電流値とを対応付けた電流値テーブルに基づいて、電流指令を電流制御部１７ａに与える。選択数テーブルと電流値テーブルはそれぞれ、指令部１９の数値記憶部１９ａに予め記憶されている。
【００４１】
そして、指令部１９は、各共振器１１Ａ、１１Ｂから発振されたレーザ光の出力を取得して各電源部１７の電流制御部１７ａに出力のフィードバック制御を行う。つまり、前述のように選択された光源の出力の合計がレーザ出力指令の値となるように、選択された光源のそれぞれに供給する電流が制御される。
【００４２】
なお、レーザ発振器の有する複数（本例においては八つ）の光源１４のうち、故障して使用できない光源１４を選択しないようにするため、各光源１４に対する使用の可否を指令部１９の数値記憶部１９ａに入力する入力部（図示せず）を備えることが好ましい。そして、指令部１９は、各光源１４の使用の可否情報を前述の選択指令および電流指令に反映させることが好ましい。つまり、前述した複数の光源１４の中から、故障して使用できない光源１４を除いたうえで、発光すべき光源１４の選択と電流制御を行うことが好ましい。また、前述のような入力部を備えることにより、各共振器１１Ａ、１１Ｂ内に故障して使用できない光源１４が在っても、応急的にレーザ発振器を使用することができる。
【００４３】
本実施形態においては、レーザ出力指令の出力範囲に応じて、前述したような選択数テーブルに従い、発光すべき光源１４の数を定めている。さらに、本実施形態においては、各光源のこれまでの使用頻度や負荷を考慮しつつ、前述のように定められた光源１４の数に従って、どの光源を発光させるかを定めるようにしている。
【００４４】
まず、レーザ出力指令の出力範囲に応じて、発光すべき光源の数を定める点について説明する。
【００４５】
図３は、一つの共振器（発振モジュール）１１Ａの各光源（レーザ発光部）１４への電流とレーザ出力指令の値との関係を示す図である。
【００４６】
図３から分かるように、レーザ発振器に対するレーザ出力指令の値がレーザ発振器の定格出力の１０％未満になったとき、発光すべき光源の数を減らすことにより、安定した出力制御を行うことができる。つまり、一つの共振器１１Ａにおいて四つの光源１４（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）をすべて発光させる場合、図３中の直線Ｐに示されるように、安定した発振を行えるレーザ出力指令の下限はレーザ発振器の定格出力の１０％である。ところが、一つの光源１４、例えばＮｏ．１の光源のみを選択して発光させる場合には、図３中の直線Ｑに示されるように、安定した発振を行えるレーザ出力指令の下限がレーザ発振器の定格出力の２．５％（＝１０％÷４）まで下がる。
【００４７】
さらに、本実施形態の場合には、図１および図２に示されているように、それぞれが四つの光源１４を有する二つの共振器１１Ａ、１１Ｂを備えているので、安定した発振を行えるレーザ出力指令の下限をレーザ発振器の定格出力の１．２５％（＝１０％÷８）まで下げることができる。但し、本発明においては、共振器数や各共振器内の光源数を限定しないので、安定した発振を行えるレーザ出力指令の下限をレーザ発振器の定格出力の１０％から（１０％÷（共振器数×各共振器内の光源数））まで下げることができる。
【００４８】
以上の事を踏まえて、レーザ出力指令の出力範囲と発光すべき光源１４の数とを対応付けた選択数テーブルおよび、指令されたレーザ出力を発振するための光源１４の数と指令電流値とを対応付けた電流値テーブルが事前に作成される。そして、そのような選択数テーブルと電流値テーブルが指令部１９の数値記憶部１９ａに予め記憶されている。
【００４９】
例えば、レーザ出力指令の出力範囲がレーザ発振器の定格出力の１０％以上である場合には、指令部１９は、前述したような選択数テーブルに基づき、全ての光源１４を選択する選択指令を各々の選択部１８に与えるようにする。さらに、指令部１９は、前述したような電流値テーブルに基づき、全ての光源１４に発光閾値以上の電流を均等に配分する電流指令を各々の電源部１７に与えるようにする。例えばファイバレーザ１０またはＤＤＬ３０の定格出力を２０００Ｗとした場合に１０００Ｗ（＝２０００Ｗ×５０％）のレーザ出力指令が与えられると、二つの共振器１１Ａ、１１Ｂにおける全ての光源１４のそれぞれが１２５Ｗ（＝１０００Ｗ÷８）の出力で制御される。但し、前述した入力部から指令部１９の数値記憶部１９ａに二つの共振器１１Ａ、１１Ｂにおける八つの光源１４を使用可能と入力されているものとする。
【００５０】
一方、レーザ出力指令の出力範囲がレーザ発振器の定格出力の１０％未満である場合には、二つの共振器１１Ａ、１１Ｂにおける八つの光源１４のうちの一部のみを発光させ、残りの光源を停止または未発光とする。具体的には、指令部１９は、前述したような選択数テーブルに基づき、八つの光源１４のうちの一部を選択する選択指令を各々の選択部１８に与えるようにする。さらに、指令部１９は、前述したような電流値テーブルに基づき、選択された光源に発光閾値以上の電流を供給する電流指令を各々の電源部１７に与えるようにする。
【００５１】
例えばファイバレーザ１０またはＤＤＬ３０の定格出力が２０００Ｗで、各光源１４が２５０Ｗの定格出力を有する場合に、５０Ｗ（＝２０００Ｗ×２．５％）のレーザ出力指令が与えられたとする。この場合、一つの光源１４のみが５０Ｗの出力で制御される。これにより、ファイバレーザ１０またはＤＤＬ３０の定格出力の１０％未満の低出力指令時に、光源１４の出力を当該光源１４の定格出力の１０％未満で制御するような状況に陥らないので、低出力指令での光源１４の出力制御を安定に行うことができる。
【００５２】
なお、前述のようにレーザ発振器の有する複数の光源１４のうちの一部を選択して発光閾値以上の電流で制御するとき、選択された光源１４を除いた残りの光源１４も選択部１８により選択して、ゼロより大きく且つ発光閾値未満の電流で制御することが好ましい。これにより、レーザ出力指令の値がレーザ発振器の定格出力の１０％未満の値から当該レーザ発振器のほぼ定格出力の値に切替わった時の出力の応答性が早くなる。
【００５３】
以上のように、レーザ発振器の有する複数の光源１４のうちの一部を選択する際、レーザ出力指令の出力範囲に応じて、前述したような選択数テーブルに従い、発光すべき光源１４の数を定めている。
【００５４】
さらに、本実施形態においては、各光源１４のこれまでの使用頻度や負荷を考慮しつつ、レーザ出力指令の出力範囲に応じて定められた光源１４の数に従って、どの光源１４を発光させるかを定めている。以下、この点について詳述する。
【００５５】
比較的高い駆動電流が半導体レーザに印加されて半導体レーザの温度が上昇するほど、光源１４に使用される半導体レーザの寿命は短くなる。一方、比較的低い駆動電流が半導体レーザに印加されていて半導体レーザの温度があまり上昇しなければ、光源１４に使用される半導体レーザの寿命は長くなる。このため、各光源１４を駆動する度に、光源１４の駆動電流の値に応じて定められる重み係数に当該光源１４の駆動時間を乗じた値を積算することにより、各光源１４のこれまでの使用頻度や負荷を数値化することができる。
【００５６】
そこで、本実施形態においては、前述の積算により得られる積算値を、レーザ発振器に備わる全ての光源１４について取得する。そして、レーザ発振器の定格出力の１０％未満の低出力指令に変わった時にどの光源１４を選択するかの判断基準として、前述の積算値を使用する。具体的には、レーザ出力指令の出力範囲に応じて定められた光源１４の数だけ、光源１４を前述の積算値の少ない順に選択し、選択された光源１４を発光させるようにする。これにより、特定の光源に負荷が集中することを防止する。
【００５７】
図４Ａは、一つの半導体レーザのＩ-Ｌ特性（電流−光出力特性）を示す図であり、図４Ｂは、図４Ａに示された駆動電流の範囲毎の重み係数を示した図である。図５は、四つの光源１４（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）毎に取得される積算値を示した図である。
【００５８】
図４Ａにおける直線Ｒは初期の半導体レーザのＩ-Ｌ特性を示し、図４Ａにおける直線Ｓは長時間の使用により劣化した半導体レーザのＩ-Ｌ特性を示している。直線Ｒを直線Ｓと比較してわかるように、同一の半導体レーザであっても、半導体レーザが劣化すると、同一電流に対するレーザ出力は低くなる。
【００５９】
前述したように駆動電流が高いほど半導体レーザの寿命が短くなる傾向があるため、前述の積算値を算出するのに必要な重み係数は、図４Ａおよび図４Ｂに示されるように、半導体レーザを発光するときの駆動電流Ｉの電流範囲毎に決められている。また、その電流範囲が大きくなるほど重み係数の値を大きくしている。
【００６０】
なお、本実施形態の場合、図４Ａに示されるように、前述の重み係数を決定する駆動電流Ｉの電流範囲を例えば次のような電流Ａ、電流Ｂ、電流Ｃおよび電流Ｄによって区分することにしている。すなわち、電流Ａは半導体レーザの定格出力の１／１０の出力が得られる駆動電流、電流Ｂは半導体レーザの定格出力の２／３の出力が得られる駆動電流、電流Ｃは半導体レーザの定格出力が得られる駆動電流、電流Ｄは半導体レーザの制御可能な最大出力が得られる駆動電流、としている。勿論、図４Ａおよび図４Ｂに示された電流範囲は一例であって、本発明はそれに限定されるものではない。
【００６１】
また本実施形態においては、図５に示されるように、例えば四つの光源１４（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）の各々における駆動電流に応じて定められる重み係数に当該各光源１４の駆動時間を乗じた値が、レーザ加工時間の経過に伴って積算される。
【００６２】
具体的には、レーザ出力指令によりレーザ光が出力されると同時にタイマーを作動し、レーザ出力指令の値が切替わるタイミングで当該タイマーを停止することにより、前述した各光源１４の駆動時間を計測する。このとき、計測された駆動時間に小数点以下の端数が有る場合には、その端数を切上げて１秒とする。そして、各光源１４について、光源１４における指令電流の最大値に対応する重み係数（図４Ｂ参照）に前述の駆動時間を乗じた値を、レーザ出力指令の切替え毎に積算する。但し、レーザ出力指令の値が切替わる度にタイマーによる計測時間はリセットされる。以上により、前述の積算値を取得することができる。
【００６３】
本実施形態においては、レーザ発振器の定格出力の１０％以上のレーザ出力指令が与えられた場合、レーザ発振器の有する複数の光源１４から、故障により使用しないことにした光源を除き、残りの光源の全てを同一電流で発光させている。この場合、発光させた全ての光源に対して前述の積算値が均等に増える。
【００６４】
一方、レーザ発振器の定格出力の１０％未満の低出力指令の場合には、レーザ発振器の有する複数の光源１４から、故障により使用しないことにした光源を除き、残りの光源のうちの一部を選択して発光させている。なお、レーザ発振器を初めて定格出力の１０％未満で作動させる場合には、決定された数の光源１４が光源１４の番号（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）に従って選択される。以上のような低出力指令の場合には、選択された光源に対応する積算値のみが増える。したがって、レーザ発振器の定格出力の１０％未満における様々な低出力指令が繰返されると、例えば図５に示されるように、四つの光源１４（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）における各積算値の間に差が生じる。図５においては、Ｎｏ．１の光源１４、Ｎｏ．４の光源１４、Ｎｏ．３の光源１４、およびＮｏ．２の光源１４の順に積算値が少なくなっている。
【００６５】
以上のように各々の光源１４について取得された積算値は、指令部１９の数値記憶部１９ａに記憶される。これにより、指令部１９は、各光源１４のこれまでの使用頻度や負荷を前述の積算値によって把握することができる。
【００６６】
そして、低出力指令時に、レーザ発振器の有する複数の光源１４のうちの一部、例えば二つの光源を選択する場合には、指令部１９は、指令部１９の数値記憶部１９ａに記憶された各光源１４に対応する積算値を参照する。そして、指令部１９は、二つの光源を前述の積算値の少ない順に選択し、選択された二つの光源を発光させるようにする。例えば図５においては、Ｎｏ．２の光源１４とＮｏ．３の光源１４が選択されて発光される。
【００６７】
つまり、低出力指令時に、レーザ発振器の有する複数の光源１４のうちの一部を選択して発光させるときに、これまでの使用頻度や負荷の少ない光源が優先的に使用されることとなる。その結果、低出力指令時の出力制御において特定の光源に負荷が集中することを防止することができる。
【００６８】
なお、前述の積算値は、指令部１９の数値記憶部１９ａに、前述の選択指令や電流指令を生成するための変数として記憶される。このため、積算値が増加しつづけると、指令部１９の数値記憶部１９ａの記憶容量を積算値がオーバフロする虞がある。このような積算値のオーバフロ対策を概念的に示した図が図６である。上記のオーバフロ対策としては、図６に示されるように、四つの光源１４（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）の積算値のうちの最小の積算値に対応する数値を各々の光源１４（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４）の積算値から均等に減算するのが好ましい。さらに、そのような減算処理は一定時間毎、あるいは、前述のような光源の選択の終了毎に行われることが好ましい。以上により、指令部１９の数値記憶部１９ａの記憶容量を積算値がオーバフロすることなく、数値記憶部１９ａに前述の積算値を保持することができる。
【００６９】
また、本実施形態においては、以下に説明する理由から、図１および図２に示されているように各々の共振器１１Ａ、１１Ｂに追加の数値記憶部２０と入出力インタフェース（図示せず）とを備えることが好ましい。
【００７０】
図７は、光源１４の番号（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．４等）と光源１４毎の積算値（Ａ〜Ｄ等）とを対応付けるテーブル２２を示した図である。
本実施形態においては、各々の共振器１１Ａ、１１Ｂに追加の数値記憶部２０を設けることにより、図７に示されるようなテーブル２２を各共振器１１Ａ、１１Ｂ内の数値記憶部２０に記憶することができる。つまり、前述のように指令部１９の数値記憶部１９ａに記憶されている光源１４毎の積算値を各共振器１１Ａ、１１Ｂの数値記憶部２０内のテーブル２２に記憶させることができる。なお、図７には示されていないが、テーブル２２には光源１４毎の積算値とともに、光源１４毎のこれまでの駆動時間も記憶されることが好ましい。
【００７１】
そして、前述のように光源１４毎の積算値を各共振器１１Ａ、１１Ｂの数値記憶部２０内のテーブル２２に記憶させる処理は、指令部１９の数値記憶部１９ａから前述の入力インタフェースを介して数値記憶部２０に所定のタイミングで行われることが好ましい。
【００７２】
図８は、各共振器１１Ａ、１１Ｂ（発振モジュール）の数値記憶部２０内のテーブル２２に積算値を記憶させる処理の一例を示すフローチャートである。図８に示すように、ステップＳ１１において、レーザ発振器を停止する停止シーケンスが実行されたかどうかを判定する。停止シーケンスが実行されている場合は、ステップＳ１２において、上述したような光源１４毎の積算値を各共振器１１Ａ、１１Ｂの数値記憶部２０内のテーブル２２に書込む。その後、ステップＳ１３において、レーザ発振器を停止する。
【００７３】
また、前述のような数値記憶部２０と入力インタフェースとが各共振器１１Ａ、１１Ｂに設けられていることにより、各共振器１１Ａ、１１Ｂの数値記憶部２０内のテーブル２２における積算値データをレーザ発振器外に読出すことができる。それにより、共振器１１Ａ、１１Ｂ毎に共振器内の各光源１４の使用頻度の確認や寿命の予想などを行うことができる。また、各共振器１１Ａ、１１Ｂを個別に交換する際に数値記憶部２０内のテーブル２２における数値を書換えたりリセットしたりすることができる。
【００７４】
また、以上に説明したレーザ発振器における共振器１１Ａまたは共振器１１Ｂは、図１および図２に示された構成に限定されない。
【００７５】
図９は、図１に示された共振器１１Ａまたは共振器１１Ｂの変形例を示す図である。
図９に示されるように、共振器１１Ａ（１１Ｂ）に備わる光源１４の数が多い場合には、多数の光源１４をいくつかの光源によって構成される複数のグループに分け、グループ毎にグループ内の全ての光源を発光させることが好ましい。例えば図９においては、６つのグループＮｏ．１〜Ｎｏ．６が一つの共振器１１Ａ（１１Ｂ）内に備えられている。そして、それぞれのグループＮｏ．１〜Ｎｏ．６は四つの光源１４を備えている。このような構成であれば、光源１４を個々に制御する場合と比べて、前述した積算値の計算と記憶量を減らせるので、制御が簡単になる。
なお、図９においては、図１に示されたファイバレーザ１０の共振器１１Ａまたは共振器１１Ｂの変形例を示しているが、このような変形例は、図２に示されたＤＤＬ３０の共振器１１Ａまたは共振器１１Ｂにも適用されうる。
【００７６】
以上、上述したような実施形態のレーザ発振器によれば、次のような効果を奏する。
各々の光源１４を駆動する度に、光源１４を駆動した電流の値に応じて定められる重み係数に当該光源１４の駆動時間を乗じた値を積算することにより、各光源１４のこれまでの使用頻度や負荷を数値化することができる。さらに、指令部１９の記憶部には、前述の積算により得られる積算値を各光源１４に対応付けて記憶させている。したがって、低出力指令時に光源１４のうちの一部を選択して発光させるときに、これまでの使用頻度や負荷の少ない光源１４を、指令部１９の記憶部内に記憶された積算値から把握して優先的に使用することができる。その結果、低出力指令時の出力制御において特定の光源に負荷が集中することを防止できる。また、特定の光源が繰返し使用されないため、レーザ発振器の故障の頻度も低減することができる。
【００７７】
以上、ファイバレーザ１０またはＤＤＬ３０を例にして本発明のレーザ発振器を説明したが、本発明はそれらに限定されず、本発明の技術思想の範囲において、如何なるレーザ発振器およびレーザ加工システムにも適用できる。
【００７８】
また、以上では典型的な実施形態を用いて本発明を説明したが、当業者であれば、本発明の範囲から逸脱することなしに、上述の実施形態に変更および種々の他の変更、省略、追加を行うことができるのを理解できるであろう。
【符号の説明】
【００７９】
１０    ファイバレーザ
１１Ａ、１１Ｂ    共振器
１２、２１    合波器
１３    光ファイバ
１４    光源
１５    ＦＢＧ
１６    ＴＦＢ
１７    電源部
１７ａ    電流制御部
１８    選択部
１９    指令部
１９ａ、２０    数値記憶部
２２    テーブル
３０    ＤＤＬ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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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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