(57)【要約】  【課題】電源の利用効率の向上と、低電流領域での過渡応答性を改善し、レーザパワーの正確な照射再現性を実現する。  【解決手段】直流電源６より出力された電圧は、半導体レーザ１と駆動電流を検出する電流検出部５とで構成される閉ループに印加され、照射指令部７より電流指令値信号ＶＳと、遅延手段１０と電力演算手段１１と比較制御手段１２と加算手段１３とで構成されるフィードバック手段８で電流検出部５から出力される電流検出信号ＶＣと比較後、直流電源６にフィードバックし、直流電源６の出力電圧を変化させて半導体レーザ１の駆動電流を制御する。  【選択図】  図１ 
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも1個が直列に接続された半導体レーザと、前記半導体レーザに電力を供給する直流電源と、前記半導体レーザの駆動電流を検出する電流検出部と、前記半導体レーザの照射パワーに相当する電流値を予め設定する照射指令部とを備え、さらに前記照射指令部の電流設定値に基き前記電流検出部の出力電圧を前記直流電源にフィードバックするフィードバック手段を有した半導体レーザ加熱装置。
【請求項２】
フィードバック手段は、照射指令部の照射信号を遅延する遅延手段と、前記遅延手段の出力信号に応じて半導体レーザに供給する電力を演算する電力演算手段と、前記遅延手段の出力信号と電流検出器の出力信号とを比較制御する比較制御手段と、前記比較制御手段の出力信号と前記電力演算手段の出力信号とを加算する加算手段を有した請求項１記載の半導体レーザ加熱装置。
【請求項３】
直流電源は、加算手段の出力信号に応じて出力電圧を変化する定電圧形直流電源である請求項１または２記載の半導体レーザ加熱装置。
【請求項４】
直流電源は、制御素子のスイッチングにより出力電圧を変化する定電圧形スイッチング直流電源である請求項１から３のいずれかに記載の半導体レーザ加熱装置。
【請求項５】
直流電源は、照射指令部のレーザ照射信号および停止信号で出力電圧の照射および停止をする定電圧形スイッチング直流電源である請求項１から４のいずれかに記載の半導体レーザ加熱装置。
【請求項６】
加算手段の出力信号が所定値を超えた場合に、警報の発生と半導体レーザ加熱装置本体の運転を停止するインターロック動作のうち少なくとも一方を行う警報手段を有した請求項１から５のいずれかに記載の半導体レーザ加熱装置。
【請求項７】
電流検出部の出力信号が所定値に達しない場合に、警報の発生と半導体レーザ加熱装置本体の運転を停止するインターロック動作のうち少なくとも一方を行う警報手段を有した請求項１から６のいずれかに記載の半導体レーザ加熱装置。
【請求項８】
半導体レーザのレーザ光を伝送する光ファイバーと、前記レーザ光を集光して加工物に照射する集光手段とを有した請求項１から７のいずれかに記載の半導体レーザ加熱装置。
【請求項９】
加工物を乗せる加工テーブルと、前記加工テーブルの移動とレーザ光の集光手段のうち少なくとも一方を移動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する数値制御手段と、レーザ光を発生する請求項１から８のいずれかに記載の半導体レーザ加熱装置とを備えたレーザ加工機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体レーザの光出力を用いて局部加熱をする半導体レーザ加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体レーザを用い、この光エネルギー出力を光ファイバーで伝達し、その光エネルギー出力を集光して、はんだ付けや樹脂材料の接合などに適した、非接触の局部加熱源として半導体レーザ加熱装置が広く使用され始めている。
【０００３】
従来の半導体レーザ加熱装置は、半導体レーザに駆動電流を供給する直流電源と、半導体レーザへの駆動電流を最適な値に制限する電流制限回路とにより構成している（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
図７は上記従来の半導体レーザ加熱装置の回路図を示しており、１０１は半導体レーザ、１０２は半導体レーザに流れる過大な電流を制限するトランジスタ、１０３は抵抗器、１０４は可変抵抗器、１０５は電圧を安定化するツェナーダイオード、１０６は半導体レーザに電力を供給する直流電源とで構成されている。
【０００５】
以上のように構成された半導体レーザ加熱装置について、その動作を説明する。
【０００６】
直流電源１０６より出力された電圧は、抵抗器１０３とツェナーダイオード１０５および可変抵抗器１０４で分圧され、トランジスタ１０２のベースにベース電圧として供給され、トランジスタ１０２のエミッタからは安定した一定の電圧が半導体レーザに供給される。
【０００７】
直流電源１０６の出力電圧が変動した場合でもトランジスタ１０２のベース電圧にはツェナーダイオード１０５で安定化された一定の電圧が供給されるため、半導体レーザ１０１には電流が増加すること無く、安定した駆動電流が供給され、半導体レーザ１０１から照射されるレーザパワーも変動すること無く安定したレーザパワーが照射される。
【０００８】
しかし、直流電源１０６より出力された電圧は、半導体レーザ１０１に安定した駆動電流を供給するためにトランジスタ１０２のコレクタとエミッタ間で電圧分担され、半導体レーザ１０１の駆動電流に比例した電力として熱に変換され消費される。
【０００９】
また、図８は別の従来における半導体レーザ加熱装置の回路図を示しており、１０１は半導体レーザ、１１２は半導体レーザより照射されたレーザ光を伝送する光ファイバー、１１３はレーザ光を集光する集光手段、１１４はレーザ光、１０９は電流を制御するトランジスタ、１０８は半導体レーザに流れる電流を検出する電流検出器、１０６は半導体レーザに電力を供給する直流電源、１１０は電流検出器の出力電圧と照射指令部の電流設定値とを比較するための電流比較器、１１１は半導体レーザに流れる電流値を設定する照射指令部とで構成されている。
【００１０】
以上のように構成された半導体レーザ加熱装置について、その動作を説明する。
【００１１】
直流電源１０６より出力された電圧は、半導体レーザ１０１とトランジスタ１０９および電流検出器１０８とで構成された閉ループに印加される。照射指令部１１１より半導体レーザ１０１への電流値指令を電流比較器１１０へ出力すると、電流比較器１１０で電流
検出器１０８の出力電圧と比較され、電流比較器１１０よりトランジスタ１０９のベースに差電圧が出力され、半導体レーザ１０１の駆動電流が照射指令部１１１の指令電流値になるようにフィードバック制御される。
【００１２】
そして、半導体レーザ１０１で発生したレーザ光は、光ファイバー１１２を経由して集光手段１１３で集光された後、照射指令部１１１の指令時間だけレーザ光１１４として加工ワーク１１５に照射され、加工ワーク１１５を加熱する。
【００１３】
図８の半導体レーザ１０１のようなダイオード負荷の場合、直流電源１０６よりトランジスタ１０９を経由して半導体レーザ１０１に供給される注入電力と駆動電流の関係は図９に示すように、注入電力は駆動電流が増加するにつれ単調に増加するが駆動電流値が低いところでは注入電力が余分に多く必要になり、駆動電流指令に対して注入電力の制御が難しく、また、最悪の場合には駆動電流の振動や電流応答遅れなどが発生し、駆動電流の過渡応答性が阻害される場合がある。
【特許文献１】特許第３２５６０９０号公報（第９頁、第３図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
従来の半導体レーザ加熱装置は、このような回路で構成されているので、直流電源より出力された電圧は、半導体レーザとトランジスタで電圧分担され、トランジスタには半導体レーザの駆動電流に比例した電力が消費され、直流電源の出力電力が半導体レーザに一部しか供給されず、装置全体としての入力電源の利用効率が悪くなっていた。
【００１５】
また、照射指令部の電流値指令と電流検出器の出力電圧を電流比較部で比較し、フィードバック制御するため、低電流指令の領域では過渡応答性が悪くなり、検出電流に誤差を発生する場合もあり、半導体レーザより照射されるレーザパワーの照射再現性が悪くなるという課題を有していた。
【００１６】
本発明は、電源の利用効率の向上と、低電流領域での過渡応答性を改善し、レーザパワーの正確な照射再現性を実現することができる半導体レーザ加熱装置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】
【００１７】
上記課題を解決するために、本発明の請求項１にかかる半導体レーザ加熱装置は、少なくとも1個が直列に接続された半導体レーザと、前記半導体レーザに電力を供給する直流電源と、前記半導体レーザの駆動電流を検出する電流検出部と、前記半導体レーザの照射パワーに相当する電流値を予め設定する照射指令部とを備え、さらに前記照射指令部の電流設定値に基き前記電流検出部の出力電圧を前記直流電源にフィードバックするフィードバック手段を有したもので、この構成により従来のトランジスタなどの制御素子で消費されていた電力損失が無くなり、直流電源から出力される電力が半導体レーザに損失無くそのまま供給されるため、電源の利用効率が向上することとなる。また、従来のトランジスタなどの制御素子で消費されていた電力損失は熱の発生源となっていて、装置内部の温度上昇の要因となっていたがその発熱源が無くなり、冷却ファン等の冷却器の小型化が図れる。
【００１８】
また、請求項２にかかる半導体レーザ加熱装置は、請求項１に記載の半導体レーザ加熱装置において、フィードバック手段は、照射指令部の照射信号を遅延する遅延手段と、前記遅延手段の出力信号に応じて半導体レーザに供給する電力を演算する電力演算手段と、前記遅延手段の出力信号と電流検出器の出力信号とを比較制御する比較制御手段と、前記
比較制御手段の出力信号と前記電力演算手段の出力信号とを加算する加算手段を有したもので、この構成により請求項１に記載の半導体レーザ加熱装置と同様な効果のほか、照射指令信号に応じて半導体レーザの初期注入電力を演算する電力演算手段により低電流指令の領域での過渡応答性が改善し、検出電流に誤差の発生が無くなり、半導体レーザより照射されるレーザパワーが正確に照射されることとなる。
【００１９】
また、請求項３にかかる半導体レーザ加熱装置は、請求項１または２に記載の半導体レーザ加熱装置において、直流電源は、加算手段の出力信号に応じて出力電圧を変化する定電圧形直流電源としたもので、この構成により請求項１または２記載の半導体レーザ加熱装置と同様な効果のほか、直流電源を定電圧形直流電源にしたことにより直流電源へ入力される交流電源の入力電圧が変動しても、直流電源より出力される電圧が変動すること無く、半導体レーザへの駆動電流が安定することとなる。
【００２０】
また、請求項４にかかる半導体レーザ加熱装置は、請求項１から３のいずかに記載の半導体レーザ加熱装置において、直流電源は、制御素子のスイッチングにより出力電圧を変化する定電圧形スイッチング直流電源としたもので、この構成により請求項１から３のいずれかに記載の半導体レーザ加熱装置と同様な効果のほか、直流電源の制御素子の損失が低減すると共に直流電源への入力電流がさらに低減し、直流電源の効率がさらに向上することとなる。
【００２１】
また、請求項５にかかる半導体レーザ加熱装置は、請求項１から４のいずれかに記載の半導体レーザ加熱装置において、直流電源は、照射指令部のレーザ照射信号および停止信号で直流電源よりの出力電圧の照射および停止をする定電圧形スイッチング直流電源としたもので、この構成により請求項１から４のいずれかに記載の半導体レーザ加熱装置と同様な効果のほか、半導体レーザを照射しない時に直流電源の動作を停止し、半導体レーザへの電圧供給を完全に停止すことができ、不慮の事故によるレーザの誤照射を防止することができ安全性を向上することとなる。
【００２２】
また、請求項６にかかる半導体レーザ加熱装置は、請求項１から５のいずれかに記載の半導体レーザ加熱装置において、加算手段の出力信号が所定値を超えた場合に、警報の発生と半導体レーザ加熱装置本体の運転を停止するインターロック動作のうち少なくとも一方を行う警報手段を有したもので、この構成により請求項１から５のいずれかに記載の半導体レーザ加熱装置と同様な効果のほか、半導体レーザの素子の劣化、素子の故障等による半導体レーザへの供給されるエネルギーの低下などの電力の供給が監視でき、半導体レーザよりの不安定なレーザの照射を監視することができる。
【００２３】
また、請求項７にかかる半導体レーザ加熱装置は、請求項１から６のいずれかに記載の半導体レーザ加熱装置において、電流検出部の出力信号が所定値に達しない場合に、警報の発生と半導体レーザ加熱装置本体の運転を停止するインターロック動作のうち少なくとも一方を行う警報手段を有したたもので、この構成により請求項１から６のいずれかに記載の半導体レーザ加熱装置と同様な効果のほか、半導体レーザの照射時に電流検出部の故障等により電流検出部の出力電圧が検出できない場合に半導体レーザに流れる過電流を防止することができ半導体レーザへの電力供給の監視がさらに向上することができる。
【００２４】
また、請求項８にかかる半導体レーザ加熱装置は、請求項１から７のいずれかに記載の半導体レーザ加熱装置において、半導体レーザのレーザ光を伝送する光ファイバーと、前記レーザ光を集光して加工物に照射する集光手段とを有したもので、この構成により請求項１から７のいずれかに記載の半導体レーザ加熱装置と同様な効果のほか、光ファイバーで半導体レーザのレーザ光を伝送することにより加工ワークへのレーザ照射の操作性が向上し、レーザ加工の信頼性を向上することができる。
【００２５】
また、請求項９にかかるレーザ加工機は、加工物を乗せる加工テーブルと、前記加工テーブルの移動とレーザ光の集光手段のうち少なくとも一方を移動する駆動手段と、前記駆動手段を制御する数値制御手段と、レーザ光を発生する請求項１から８のいずれかに記載の半導体レーザ加熱装置とを備えたもので、この構成により請求項１から８のいずれかに記載の半導体レーザ加熱装置と同様な効果のほか、数値制御手段により半導体レーザ加熱装置が統括的に制御され、レーザ加工の信頼性が向上すると共に加工ワークの不良品の混入を防止することができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上のように、本発明は従来のトランジスタなどの制御素子で消費されていた電力損失が無くなり、直流電源から出力される電力が半導体レーザに損失無くそのまま供給されるため、入力電源の利用効率が向上することとなる。また、従来のトランジスタなどの制御素子で消費されていた電力損失は熱の発生源となっていて、装置内部の温度上昇の要因となっていたがその発熱源が無くなり、冷却ファン等の冷却器の小型化を図ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、本発明を実施するための最良の形態について、図１から図６を用いて詳細に説明する。
【００２８】
（実施の形態１）
図１は本発明の半導体レーザ加熱装置の実施の形態におけるブロック図である。
【００２９】
図１において、１は半導体レーザ、２はレーザ光を伝送する光ファイバー、３はレーザ光を集光する集光手段、４はレーザ光、５は半導体レーザの駆動電流を検出する電流検出部、６は半導体レーザへ電力を供給する直流電源、７は半導体レーザの照射パワーに相当する電流値を予め設定する照射指令部、８は遅延手段１０と電力演算手段１１と比較制御手段１２と加算手段１３とで構成されるフィードバック手段、１５は加算手段１３の出力信号が所定値を超えた場合や電流検出部５の出力信号が所定値に達しない場合に運転を停止させる警報手段、とで構成する半導体レーザ加熱装置を示す。１８は加工ワークである。
【００３０】
以上のように構成された半導体レーザ加熱装置について、その動作を説明する。
【００３１】
直流電源６より出力された電圧は、１個または２個以上直列に接続された半導体レーザ１と、半導体レーザ１の駆動電流を検出する電流検出部５とで構成される閉ループに印加される。照射指令部７より半導体レーザ１への電流指令値信号ＶＳを出力すると、遅延手段１０と電力演算手段１１と比較制御手段１２と加算手段１３とで構成されるフィードバック手段８で電流検出部５の出力電圧と比較後、直流電源６に入力され、半導体レーザ１の駆動電流が照射指令部７の指令電流値になるようにフィードバック制御され、半導体レーザ１より照射指令部７の指令時間だけレーザ光が発生し、光ファイバー２を経由して集光手段3で集光されて加工ワーク１８に照射される。
【００３２】
フィードバック手段８は、遅延手段１０で照射指令部７の急激な電流指令値信号ＶＳの変化を滑らかな変化に変換し、半導体レーザ１の駆動電流の過渡的なオーバーシュートを防止する働きを行っている。遅延信号１０の出力信号である電流指令値信号Ｖ２に応じて半導体レーザ１に初期注入電力に相当する電流値を演算し出力する電力演算手段１１と、遅延手段１０の出力信号である電流指令値信号Ｖ２と電流検出器５の出力信号である電流検出信号ＶＣとを比較して両者の差を算出し出力する比較制御手段１２と、比較制御手段
１２の出力信号と電力演算手段１１の出力信号とを加算して直流電源６へ出力する加算手段１３とを備え、直流電源６は、加算手段１３の出力信号に応じた電力を供給するようにしたものである。
【００３３】
また、照射指令部７は、半導体レーザ１の照射を停止する場合、直流電源６より半導体レーザ１への電力の供給を停止できるように電流指令値信号ＶＳとは別に直流電源６に照射停止信号を出力して、不慮の事故によるレーザ光の誤照射を防止し、安全性を向上するようにしている。
【００３４】
警報手段１５は、レーザ照射中に加算手段１３の出力信号Ｖ４が所定値を超えた場合やレーザ照射開始時に電流検出部５の出力信号である電流検出信号ＶＣが所定値に達しない場合にアラーム表示灯の点灯や警報を出すか、または装置本体の運転を停止するインターロック動作を行うか、またはその両方を行うものである。
【００３５】
図２は定電圧形スイッチング直流電源の構成一例を示す構成図である。
【００３６】
図２において、２１は交流電源を整流する１次整流ダイオード、２２は１次整流ダイオードの整流電圧を平滑する１次平滑用コンデンサ、２３は直流電圧をスイッチングして高周波の交流電圧に変換するスイッチング形制御素子、２４は交流電圧を変圧するトランス、２５はトランスの出力電圧を整流する２次整流ダイオード、２６は２次整流電圧を平滑する２次平滑用コンデンサ、２７は直流電圧を検出する電圧検出部、２８は電圧指令値と電圧検出部の出力電圧を比較してスイッチング制御素子にパルス信号を出力する比較制御部、２９はスイッチング形制御素子２３のパルス信号を制御するスイッチ素子である。
【００３７】
以上のように構成された定電圧形スイッチング直流電源について、その動作を説明する。
【００３８】
交流電源は、１次整流ダイオード２１と１次平滑用コンデンサ２２により整流平滑されて直流電圧としてトランス２４とスイッチング形制御素子２３に印加される。一方、比較制御部２８に電圧指令が入力されると同時にスイッチ素子２９に定電圧スイッチング直流電源の運転開始信号が入力されると、比較制御部２８よりパルス信号がスイッチング形制御素子２３に出力され、トランス２４の１次コイルが励磁され２次コイルに交流電圧を誘起する。その交流電圧は、２次整流ダイオード２５と２次平滑用コンデンサ２６で整流平滑され直流電圧として出力される。その出力電圧は、電圧検出部２７より比較制御部２８にフィードバックされ出力電圧が電圧指令の電圧値になるように制御される。
【００３９】
上記のように、直流電源６を制御素子のスイッチングにより出力電圧を変化する定電圧形スイッチング直流電源にすることにより、直流電源６の制御素子の損失が低減すると共に直流電源６への入力電流がさらに低減し、直流電源の効率がさらに向上することができる。
【００４０】
なお、直流電源６を加算手段１３からの出力信号Ｖ４に応じて出力電圧を変化する定電圧形直流電源とすることにより、直流電源６へ入力される交流電源の入力電圧が変動しても、直流電源６より出力される電圧が変動すること無く、半導体レーザへの駆動電流が安定することができる。
【００４１】
図３は、図１における電力演算手段１１と比較制御手段１２と加算手段１３の構成の一例を示す回路図である。
【００４２】
演算増幅器３３と３４が電力演算手段１１で、可変抵抗器ＶＲ１，ＶＲ２は増幅器のオ
フセットとゲインに相当し、予め半導体レーザに注入する駆動電流と注入電力の関係曲線(図９参照)に近似された状態で設定されていて、照射指令部７から遅延手段１０を経て電流指令値信号Ｖ２が入力されると初期注入電力に応じた電力指令値信号ＶＰが演算され、加算手段１３に出力される。
【００４３】
また、比較制御部１２は演算増幅器３１を備え、照射指令部７から遅延手段１０を経て電流指令値信号Ｖ２と電流検出部５の電流検出信号ＶＣとを比較し、その差電圧は積分回路を経由して信号Ｖ３として加算手段１３へ出力する。加算手段１３は、演算増幅器３２を備え、比較制御手段１２の出力信号Ｖ３と電力指令値信号ＶＰとを加算し、直流電源６に出力信号Ｖ４として出力する。
【００４４】
なお、電力指令値信号ＶＰは、駆動電流に対する注入電力を想定し、電流指令値信号Ｖ２の大きさによりレーザ照射の初期に直流電源６より半導体レーザ１に入力する電力指令のレベル(大きさ)に相当する電圧値である。また、電力演算手段１１では、初期（レーザ照射開始時）の注入電力に応じた電力指令値信号ＶＰが演算され、照射中も一定の電力指令値信号ＶＰが出力される。そして、照射中、比較制御手段１２の出力で補正され直流電源６への電力指令は変化する。
【００４５】
図４は、電流指令に対する初期の電力指令の関係図であり、従来例と本実施の形態とを示している。本実施の形態について、電流指令とは照射指令部７の出力信号である電流指令値信号ＶＳで、電力指令とは加算手段１３からの出力信号Ｖ４をいう。また、従来例については、電流指令とは照射指令部１１１の出力信号である指令電流値で、電力指令とは電流比較器１１０の出力信号でトランジスタ１０９のベース電圧に相当する電圧をいう。
【００４６】
従来例と本実施の形態の違いは電流指令の低いところでは電力指令がＰ１だけオフセットしている点で、オフセットすることにより図９に示す直流電源６より半導体レーザに注入される注入電力と駆動電流の関係曲線に近似できる。なお、電力演算手段１１でＰ１をオフセットされているため、電流指令に対し電力指令値信号ＶＰと出力信号Ｖ４の両方が関係する。
【００４７】
図５は、遅延手段の構成の一例を示す回路図であり、抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ１と演算増幅器５１を備え、照射指令部７の電流指令値信号ＶＳが入力されると抵抗器Ｒ１とコンデンサＣ１による積分時間に相当する遅延され、電流指令値信号Ｖ２として出力される。遅延手段１０では、照射指令部７の急激な電流指令の変化を滑らかな変化に変換し半導体レーザの駆動電流の過渡的なオーバーシュートを防止する働きを行っている。
【００４８】
以上のように、本実施の形態によれば、電流検出部５の出力電圧である電流検出信号ＶＣを直流電源６にフィードバックすることにより従来のトランジスタなどの制御素子で消費されていた電力損失が無くなり、直流電源６から出力される電力が半導体レーザ１に損失無くそのまま供給されるため、電源の利用効率が向上することとなる。また、従来のトランジスタなどの制御素子で消費されていた電力損失は熱の発生源となっていて、装置内部の温度上昇の要因となっていたがその発熱源が無くなり、冷却ファン等の冷却器の小型化を実現することができる。
【００４９】
また、照射信号（電流指令値信号ＶＳ）を遅延する遅延手段１０と初期注入電力に応じた電力指令値信号ＶＰを演算する電力演算手段１１と加算手段１３とを設けることにより、照射指令信号（電流指令値信号ＶＳ）に応じて半導体レーザ１の初期注入電力が変化し、低電流指令の領域での過渡応答性が改善でき、電流検出部５における検出電流に誤差の発生が無くなり、半導体レーザより照射されるレーザパワーが正確に照射することができる。
【００５０】
ところで、本実施の形態における半導体レーザ加熱装置には、加算手段１３の出力信号Ｖ４が所定値を超えた場合や電流検出部の出力信号である電流検出信号ＶＣが所定値に達しない場合に警報作動や半導体レーザ１の運転を停止させるインターロック動作などが設けられていて、半導体レーザ１よりのレーザ光の異常照射を監視することができる。また、半導体レーザ１の照射時に電流検出部５の故障等により電流検出部５から出力される電流検出信号ＶＣが検出できない場合に発生する半導体レーザ１に流れる過電流を防止することができ、半導体レーザ１への電力供給を監視することができる。この結果、半導体レーザ加熱装置よりの不安定な出力のレーザ光の出射を防止することができる。
【００５１】
なお、以上の構成からなる半導体レーザ加熱装置では、各構成に制御素子を設けて、各信号処理または各構成において制御するようにしたが、半導体レーザ加熱装置に、各構成に接続されるＣＰＵを設け、各処理を統括的に制御するようにしても良い。
【００５２】
図６は、本発明の実施の形態におけるレーザ加工機の構成図を示している。
【００５３】
レーザ加工機は、加工ワーク６４を乗せる加工テーブル６３と、加工テーブル６３の移動またはレーザ光を集光する集光手段６７の少なくとも一方を移動する駆動手段６２と、駆動手段６２を制御する数値制御手段６１と、前述した半導体レーザ加熱装置６５と、光ファイバー６６とにより構成されている。
【００５４】
半導体レーザ加熱装置６５より出射されたレーザ光は、光ファイバー６６で伝送され集光手段６７により集光されて、加工ワーク６４にレーザ光６８が照射され、加工が開始される。それと同時に数値制御手段６１により駆動手段６２に指令が出力され、加工テーブル６３または集光手段６７の少なくとも一方を動作させて加工ワーク６４を加熱する。
【００５５】
前記レーザ加工機によれば、半導体レーザへ供給している電源障害や半導体レーザの素子の劣化、素子の故障等が発生した場合、また、半導体レーザの経時変化によるパワー低下が発生した場合でも、半導体レーザ加熱装置より不安定なレーザ光の照射を防止し、レーザ光の出力パワーの正確な照射が再現でき、数値制御手段により半導体レーザ加熱装置が統括的に制御されことにより、レーザ加工の信頼性が向上すると共に加工ワークへの不良品の混入を防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明の半導体レーザ加熱装置は、電源の利用効率の向上と、低電流領域での過渡応答性を改善し、レーザパワーの正確な照射再現性を実現することができ、半導体レーザの光出力を用いて局部加熱をする等として産業上有用である。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態における半導体レーザ加熱装置のブロック図
【図２】同実施の形態における半導体レーザ加熱装置の定電圧形スイッチング電源構成図
【図３】同実施の形態における半導体レーザ加熱装置の電力演算手段と比較制御手段と加算手段の回路構成図
【図４】電流指令に対する初期の電力指令の関係図
【図５】同実施の形態における半導体レーザ加熱装置の遅延手段の回路構成図
【図６】同実施の形態におけるレーザ加工機の構成図
【図７】従来における半導体レーザ加熱装置の回路構成図
【図８】従来における別の半導体レーザ加熱装置の回路構成図
【図９】半導体レーザに対する注入電力と駆動電流の関係図
【符号の説明】
【００５８】
１  半導体レーザ
２  光ファイバー
３  集光手段
４  レーザ光
５  電流検出部
６  直流電源
７  照射指令部
８  フィードバック手段
１０  遅延手段
１１  電力演算手段
１２  比較制御手段
１３  加算手段
１４  スイッチ手段
１５  警報手段
１８  加工ワーク
２１  1次整流ダイオード
２２  1次平滑用コンデンサ
２３  スイッチング形制御素子
２４  トランス
２５  2次整流ダイオード
２６  2次平滑用コンデンサ
２７  電圧検出部
２８  比較制御部
２９  スイッチ素子
【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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