CN112589257A - 激光器系统和控制激光器装置的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及激光器系统和控制激光器装置的方法。本发明的激光器系统防止对激光进行导光的导光部件过热的情况。激光器系统具有：激光器装置，其具有生成激光的共振器部和对该共振器部生成的激光进行导光的导光部件；检测装置，其对激光器装置的温度、或者通过导光部件导光的激光的强度进行检测作为检测值；射出控制部，其在检测值超出预先设定的阈值时，停止从共振器部向导光部件射出激光；以及停止时间决定部，其根据所述检测装置检测出的检测值，决定使射出控制部停止射出激光的停止时间。

Description

激光器系统和控制激光器装置的方法

技术领域

本发明涉及激光器系统和控制激光器装置的方法。

背景技术

已知一种通过对结构要素的温度进行监视来检测动作异常的激光器系统(例如，日本特开2011－240361号公报)。以往，在激光器系统中存在对激光进行导光的导光部件过热的问题。

发明内容

本公开的一方式中，激光器系统具有：激光器装置，其具有生成激光的共振器部和对该共振器部生成的激光进行导光的导光部件；检测装置，其对激光器装置的温度、或者通过导光部件而被导光的激光的强度进行检测作为检测值；射出控制部，其在检测值超出预先设定的阈值时，停止从共振器部向导光部件射出激光；以及停止时间决定部，其根据检测装置检测出的检测值，决定使射出控制部停止射出激光的停止时间。

本公开的其他方式中，关于控制激光器装置的方法，所述激光器装置具有生成激光的共振器部和对该共振器部生成的激光进行导光的导光部件，对激光器装置的温度、或者通过导光部件而被导光的激光的强度进行检测作为检测值，在检测值超出预先设定的阈值时，停止从共振器部向导光部件射出激光，根据检测出的检测值，决定停止射出来自共振器部的激光的停止时间。

根据本公开，在检测值超出阈值时，在决定出的停止时间内停止射出激光，由此，可以防止导光部件过热而对该导光部件产生不良的情况(变形或者熔融等)。此外，通过根据检测值来决定停止时间，可以将该停止时间自动决定为对于冷却导光部件的最佳的时间。

附图说明

图1是一实施方式有关的激光器系统的图。

图2是表示激光器系统的动作流程的一例的流程图。

图3是表示导光部件的温度的时间变化的图。

图4是其他实施方式有关的激光器系统的图。

图5是另一实施方式有关的激光器系统的图。

图6是另一实施方式有关的激光器系统的图。

图7是一实施方式有关的激光器装置的图，区域B表示光纤的剖视图。

图8是放大了图7所示的激光器装置的主要部分的放大剖视图。

图9是其他实施方式有关的激光器装置的图。

图10是放大了图9所示的激光器装置的主要部分的放大剖视图。

图11是表示图1所示的激光器系统的其他功能的图。

具体实施方式

以下，根据附图对本公开的实施方式进行详细说明。另外，在以下要说明的各种实施方式中，对同样的要素标注相同的符号，省略重复的说明。首先，参照图1，对一实施方式有关的激光器系统10进行说明。激光器系统10是对工件W照射激光L₁来进行激光加工的激光加工系统。

激光器系统10具有：激光器装置12、控制装置14、温度传感器16、18以及20。激光器装置12具有：激光振荡器22、导光部件24、以及冷却装置26。激光振荡器22是气体激光振荡器(例如，二氧化碳激光振荡器)、或者固体激光振荡器(例如，YAG激光振荡器、或者纤维激光振荡器)等，生成激光而射出到导光部件24。

具体来说，激光振荡器22具有共振器部28和激光器电源30。共振器部28通过光共振而在内部生成激光，作为激光L₁射出到导光部件24。激光器电源30对应于来自控制装置14的指令，将用于共振器部28的激光生成动作的电力供给到该共振器部28。导光部件24具有：光纤、导光路、反射镜、或者光学透镜等光学元件，朝向工件W对共振器部28生成的激光L₁进行导光。

冷却装置26对导光部件24进行冷却。具体来说，冷却装置26具有流动装置32(泵等)、和制冷剂流路34。制冷剂流路34是以通过导光部件24的方式而与该导光部件24接触设置的闭流路，在其内部封入制冷剂(例如水)。例如通过与导光部件24连接的管和形成于该导光部件24的孔来划定制冷剂流路34。

流动装置32对应于来自控制装置14的指令，使制冷剂流路34内部的制冷剂向图1中的箭头A的方向流动。例如，流动装置32具有配置于制冷剂流路34内部的转子、和使该转子旋转的电动机(都未图示)。通过流动装置32而流动的制冷剂流入到导光部件24，通过该导光部件24后，从该导光部件24流出。通过这样在制冷剂流路34内循环的制冷剂，对导光部件24进行冷却。

温度传感器16设置于导光部件24，检测该导光部件24的温度T₁作为检测值。因此，本实施方式中，温度传感器16构成将激光器装置12(具体来说，导光部件24)的温度T₁作为检测值进行检测的检测装置。温度传感器18设置于制冷剂流路34的、导光部件24的上游侧的位置，对流入到导光部件24的制冷剂的温度T₂进行检测。另一方面，温度传感器20设置于制冷剂流路34的、导光部件24的下游侧的位置，对从导光部件24流出的制冷剂的温度T₃进行检测。温度传感器16、18、和20例如具有：热电偶、热电堆、热敏电阻、或者铂测温电阻体。

控制装置14对激光振荡器22的激光生成动作、和冷却装置26的冷却动作进行控制。具体来说，控制装置14具有：处理器36、存储器38、以及计时部40。处理器36具有CPU或者GPU等，经由总线42能够通信地与存储器38和计时部40连接。处理器36执行用于后述的各种功能的运算处理。存储器38具有ROM和RAM等，存储各种数据。计时部40对从某个时间点起的经过时间进行计时。

共振器部28生成的激光L₁通过导光部件24被导光，照射到工件W₁，通过该激光L₁对工件W₁进行激光加工。照射到工件W₁的激光L₁的一部分通过工件W₁的表面而被反射，作为返回光束L2通过导光部件24朝向共振器部28进行传播。

通过导光部件24被导光的激光L(即，激光L₁、返回光束L₂)可以成为激光振荡器22和导光部件24的各结构要素发热的主要原因。本实施方式中，控制装置14为了防止激光振荡器22和导光部件24的结构要素的过热，而停止从共振器部28向导光部件24射出激光L₁。

以下，参照图2，对激光器系统10的动作进行说明。处理器36从操作员、上位控制器、或者计算机程序等接受到作业开始指令时，开始图2所示的流程。步骤S1中，处理器36开始从共振器部28向导光部件24射出激光。具体来说，处理器36使激光器电源30进行动作而向共振器部28供电。从激光器电源30接受供电，共振器部28在内部生成激光，朝向导光部件24射出激光L₁。

步骤S2中，处理器36开始温度传感器16进行的检测值T₁的检测。具体来说，温度传感器16连续(例如，周期)性地对导光部件24的温度T₁进行检测，作为检测值T₁依次发送给控制装置14。与检测值T₁的检测一起，处理器36开始温度传感器16和18的温度检测。

具体来说，温度传感器18在导光部件24上游侧的位置连续(例如，周期)性地对制冷剂的温度T₂进行检测，依次发送给控制装置14。此外，温度传感器20在导光部件24下游侧的位置连续(例如，周期)性地对制冷剂的温度T₃进行检测，依次发送给控制装置14。处理器36将从温度传感器16、18、和20取得的温度(检测值)T₁、温度T₂和T₃分别存储到存储器38中。

步骤S3中，处理器36判定最近取得的检测值T₁是否超出预先设定的阈值T_th1(T₁≥T_th1)。该阈值T_th1由操作员设定，预先存储在存储器38中。处理器36在T₁≥T_th1时判定为是，向步骤S4转移，另一方面在T₁＜T_th1时判定为否，向步骤S8转移。

步骤S4中，处理器36停止从共振器部28向导光部件24射出激光L₁。作为一例，处理器36对激光器电源30发送指令，切断从该激光器电源30对共振器部28的电力供给，由此，停止共振器部28的激光生成动作。

作为其他示例，激光振荡器22还可以具有：挡板(未图示)，其设置于共振器部28与导光部件24之间的激光L₁的光路，能够开放和遮板激光L₁的光路。该情况下，处理器36可以不停止共振器部28的激光生成动作，通过闭锁该挡板，而停止从共振器部28向导光部件24射出激光L₁。

这样，本实施方式中，处理器36作为射出控制部44(图1)发挥功能，所述射出控制部44在检测值T₁超出阈值T_th1时，停止从共振器部28向导光部件24射出激光L₁。此外，处理器36在停止了来自共振器部28的激光L₁的射出时，启动计时部40，开始停止来自共振器部28的激光L₁的射出的时间点t₁起的经过时间t的计时。

步骤S5中，处理器36根据最近取得的检测值T₁，来决定停止从共振器部28向导光部件24射出激光L₁的停止时间t_s。具体来说，处理器36通过使用检测值T₁来进行规定的运算，而求出停止时间t_s。以下，对求出停止时间t_s的运算方法进行说明。

首先，处理器36从检测值T₁中求出因激光L(激光L₁、返回光束L₂)而蓄积在导光部件24的热量Q。作为一例，可以使用导光部件24的热容量C_G、该导光部件24的温度T₁(即，检测值T₁)，根据Q＝C_G×T₁的数学式求出热量Q。

接下来，处理器36使用温度传感器18检测出的温度T₂、温度传感器20检测出的温度T₃，求出基于冷却装置26的导光部件24的放热量J。作为一例，可以使用最近取得的温度T₂和T₃、制冷剂的热容量C_C，根据J＝∫[C_C×(T₃－T₂)]dt的数学式求出放热量J。积分时间dt可以设定为预先规定的时间(例如，数msec)，或者，可以设定为与温度传感器18和20检测温度T₂和T₃的周期τ₃(或者，周期τ₃的整数倍：nτ₃)一致的时间。

并且，处理器36使用热量Q和放热量J，根据t_s＝Q/J(＝C_GT₁/∫[C_C×(T₃－T₂)]dt)的数学式求出停止时间t_s。这样，处理器36通过上述那样的运算求出并决定停止时间t_s。因此，本实施方式中，处理器36作为根据检测值T₁来决定停止时间t_s的停止时间决定部46(图1)发挥功能。另外，停止时间t_s的运算不限于使用上述数学式的示例，也可以使用其他任何的数学式来进行。用于停止时间t_s的运算的数学式可以由操作员任意设定。

步骤S6中，处理器36判定计时部40计时的经过时间t是否达到通过步骤S5决定的停止时间t_s(t＝t_s)。处理器36在经过时间t达到停止时间t_s时判定为是，向步骤S7转移，另一方面在经过时间t没有达到停止时间t_s(t＜ts)时判定为否，循环步骤S6。

步骤S7中，处理器36再次开始从共振器部28向导光部件24射出激光L₁。作为一例，处理器36向激光器电源30发送指令，再次开始从该激光器电源30向共振器部28供电，由此，再次开始共振器部28的激光生成动作。作为其他示例，在激光振荡器22具有上述的挡板时，处理器36通过开放该挡板，可以再次开始从共振器部28向导光部件24射出激光L₁。

另外，处理器36将通过步骤S4停止了射出激光L₁的时间点t₁的、激光L₁相对于工件W的位置存储到存储器38中，在该步骤S7中，在针对工件W将激光L₁配置于在存储器38中存储的位置的状态下，再次开始射出激光L₁。由此，通过在步骤S4中停止射出激光L₁可以防止对激光加工的品质造成影响。

步骤S8中，处理器36判定激光加工作业是否完成。例如，处理器36对激光加工用的计算机程序进行解析，判定正在执行的激光加工作业是否完成。处理器36判定为激光加工作业完成(即，是)时，停止共振器部28的激光生成动作，结束图2所示的流程。另一方面，处理器36在判定为激光加工作业没有完成(即，否)时，返回到步骤S3。

如上所述，本实施方式中，处理器36在检测值T₁超出阈值T_th1时，根据检测值T₁来决定停止时间t_s，在决定的停止时间t_s内，停止来自共振器部28的激光L₁的射出。图3表示在停止时间t_s内停止来自共振器部28的激光L₁的射出时的导光部件24的温度T₁的时间变化的图表。

图3所示的示例中，在时间点t₁检测出温度T_{1_MAX}，根据该温度T_{1_MAX}在步骤S3中判定为是，在步骤S4中停止激光L₁的射出。如图3所示，停止射出激光L₁后，温度T₁从温度T_{1_MAX}急剧降低，在从时间点t₁起经过了停止时间t_s的时间点t₂(＝t₁+t_s)，降低至温度T_{1_MIN}。

另外，图3所示的示例中，温度T_{1_MIN}是停止射出激光L₁后，温度T₁降低而接近成为平衡状态的平衡温度的值。这样，在检测值(温度)T₁超出阈值T_th1时暂时停止射出激光L₁，由此，可以防止导光部件24过热而对该导光部件24产生不良(变形或者熔融等)。此外，根据检测值T₁来决定停止时间t_s，由此，可以自动决定停止时间t_s作为对导光部件24进行冷却所需的最佳时间。

此外，本实施方式中，处理器36使用检测值T₁来进行规定的运算，由此，求出停止时间t_S。更具体来说，作为规定的运算，处理器36使用检测值T₁求出热量Q和放热量J，从该热量Q和该放热量J中求出停止时间t_S。根据该结构，作为加入基于冷却装置26的放热，并且如图3所示对导光部件24进行冷却所需的最佳的时间，可以根据检测值T₁定量地决定停止时间t_S。

接着，参照图4，对其他实施方式有关的激光器系统50进行说明。激光器系统50与上述的激光器系统10的不同点在于：不具有温度传感器18和20。接着，参照图2，对激光器系统50的动作进行说明。激光器系统50的处理器36执行图2所示的流程。

这里，激光器系统50的动作流程与激光器系统10的不同点在于步骤S5。具体来说，步骤S5中，激光器系统50的处理器36作为停止时间决定部46发挥功能，根据最近取得的检测值T₁来决定停止时间t_s。作为一例，激光器系统50的存储器38预先存储表示导光部件24的温度T₁与停止时间t_s的关系的第1数据表。以下的表1表示第1数据表的示例。

温度T<sub>1</sub>	停止时间t<sub>s</sub>
		T<sub>1_1</sub>	t<sub>s_1</sub>
T<sub>1_2</sub>	t<sub>s_2</sub>
		T<sub>1_3</sub>	t<sub>s_3</sub>
…	…
		T<sub>1_n</sub>	t<sub>s_n</sub>

表1

如表1所示，在第1数据表中，多个停止时间t_s与温度T₁关联起来而被存储。这里，图3所示那样的、导光部件24的温度T₁从T_{1_MAX}变化至T_{1_MIN}时的变化特性取决于导光部件24的材质。因此，通过实验的方法或者模拟等，可以按导光部件24的材质来制作第1数据表。

处理器36在该步骤S5中，将最近取得的检测值(温度)T₁应用于第1数据表中，从该第1数据表中检索最近的检测值T₁对应的停止时间t_s。这样，处理器36可以根据检测值T₁决定停止时间t_s。

作为其他示例，处理器36可以代替使用第1数据表，而根据最近取得的检测值T₁和导光部件24的材质，推定图3中的时间点t₁到t₂为止的区间中的温度T₁的降低特性对应的非线性函数。处理器36可以根据该非线性函数求出停止时间t_s。

作为另外其他示例，处理器36还取得温度T_{1_Δ}作为检测值，所述温度T_{1_Δ}是如图3所示在从时间点t₁经过了规定时间Δt后的时间点t₃(＝t₁+Δt)温度传感器16检测出的温度。该规定时间Δt例如设定成与温度传感器16检测温度T₁的周期τ₁(或者，周期τ₁的整数倍：nτ₁)一致。

并且，处理器36根据时间点t₁到t₃为止的检测值T₁的变化的程度(温度梯度)，来决定停止时间t_s。该变化的程度例如表示为时间点t₁～t₃的检测值(温度)T₁的变化量ΔT₁＝T_{1_MAX}－T_{1_Δ}，或者，时间点t₁～t₃的检测值T₁的倾斜ΔT₁/Δt＝(T_{1_MAX}－T_{1_Δ})/(t₃－t₁)。

激光器系统50的存储器38预先存储表示变化的程度(ΔT₁、或者ΔT₁/Δt)与停止时间t_s的关系的第2数据表。该第2数据表是与表1所示的第1数据表类似的表，在该第2数据表中，多个停止时间t_s与变化的程度(ΔT₁、或者ΔT₁/Δt)关联起来而被存储。通过实验的方法或者模拟等，可以按导光部件24的材质来制作第2数据表。

处理器36在步骤S5中，根据从温度传感器16取得的检测值T_{1_MAX}和T_{1_Δ}，求出变化的程度(ΔT₁、或者ΔT₁/Δt)，将求出的变化的程度(ΔT₁、或者ΔT₁/Δt)应用于第2数据表，检索对应的停止时间t_s。这样，处理器36可以根据检测值T_{1_MAX}和T_{1_Δ}决定停止时间t_s。

作为另外其他示例，处理器36可以代替使用上述的第2数据表，根据上述变化的程度(ΔT₁、或者ΔT₁/Δt)与导光部件24的材质，推定图3中的时间点t₃～t₂为止的区间中的温度T₁的降低特性对应的非线性函数。处理器36可以根据该非线性函数求出停止时间t_s。

如上所述，本实施方式中，处理器36根据温度传感器16的检测值T₁、数据表或者非线性函数，来决定停止时间t_s。根据本实施方式，可以不使用上述的温度传感器18和20来决定停止时间t_s。

接着，参照图5，对另外其他实施方式有关的激光器系统60进行说明。激光器系统60与上述的激光器系统10的不同点如下。即，激光器系统60不具有温度传感器16，另一方面具有光传感器62。

光传感器62具有光电二极管等，接受激光L，对该激光L的强度M(例如，激光强度、或者激光功率)进行检测。本实施方式中，光传感器62配置于共振器部28与导光部件24之间，作为检测值而对通过导光部件24而被导光的激光L(激光L1、返回光束L₂)的强度M进行检测。

因此，本实施方式中，光传感器62构成将激光L的强度M检测为检测值的检测装置。另外，光传感器62也可以对激光L₁和返回光束L₂中的一方的强度M进行检测，或者，光传感器62也可以具有对激光L₁的强度M进行检测的第1光传感器62A、和对返回光束L₂的强度M进行检测的第2光传感器62B。

接着，参照图2，对激光器系统60的动作进行说明。激光器系统60的处理器36执行图2所示的流程。这里，激光器系统60的动作流程与上述的激光器系统10的不同点在于步骤S2、S3和S5。

步骤S2中，激光器系统60的处理器36开始光传感器62进行的检测值M的检测。具体来说，光传感器62连续性(例如，周期性)地检测激光L(激光L₁、返回光束L₂)的强度M，作为检测值M依次发送给控制装置14。处理器36将从光传感器62取得的检测值M存储到存储器38中。

步骤S3中，处理器36判定最近取得的检测值M是否超出预先设定的阈值M_th(M≥Mth)。该阈值M_th由操作员设定，预先存储在存储器38中。处理器36在M≥Mth时判定为是，向步骤S4转移，另一方面M＜M_th时判定为否，向步骤S8转移。

代替来说，处理器36在该步骤S3中，在最近取得的检测值M超出阈值M_th后，在规定的时间t_M内持续高于阈值M_th时，可以判定为是。例如，处理器36使计时部40在最近取得的检测值M超出阈值M_th的时间点对经过时间t’进行计时。

然后，处理器36在经过时间t’达到规定的时间t_M之前，对检测值M是否高于阈值M_th进行监视，当在时间t_M内持续高于阈值M_th时，可以判定为是。规定的时间t_M由操作员预先规定，可以存储在存储器38中。

步骤S5中，处理器36作为停止时间决定部46发挥功能，根据最近取得的检测值M来决定停止时间t_s。具体来说，处理器36使用检测值M来进行规定的运算，由此求出停止时间t_s。以下，对求出停止时间t_s的运算方法进行说明。

首先，处理器36根据检测值M求出因激光L而蓄积在导光部件24的热量Q。为了求出热量Q，处理器36首先根据I＝∫M(t)dt的数学式求出激光L的光总量I。这里，M(t)是光传感器62在执行步骤S4前检测出的检测值M的时间变化。例如，光传感器62以周期τ₂检测强度M时，积分时间dt可以设定为周期τ₂的整数倍的时间(nτ₂)。该情况下，光总量I为在nτ₂的期间检测出的检测值M的积算值。

接下来，处理器36作为q＝f(I)这样的、光总量I的函数而使用光总量I，求出基于激光L的对导光部件24的入热量q。通过实验的方法或者模拟等，可以由操作员任意设定该函数f(I)的参数。例如，函数f(I)可以规定为如下函数：作为参数而包含时间t与光总量I的函数。

处理器36与上述的激光器系统10一样，使用温度传感器18检测出的温度T₂、温度传感器20检测出的温度T₃、和入热量q，求出基于冷却装置26的导光部件24的放热量J(＝∫[C_C×(T₃－T₂)]dt)。接下来，处理器36使用入热量q和放热量J，根据Q＝q－J(＝f(I)－∫[C_C×(T₃－T₂)]dt)的数学式求出热量Q。

并且，处理器36使用热量Q和放热量J，根据t_s＝Q/J(＝(q－J)/J＝f(I)/∫[C_C×(T₃－T₂)]dt－1)的数学式求出停止时间t_s。这样，处理器36通过上述那样的运算求出并决定停止时间t_s。另外，停止时间t_s的运算不限于使用上述的数学式的示例，也可以使用其他任意的数学式来进行。用于停止时间t_s的运算的数学式可以由操作员任意设定。

这样，本实施方式中，激光器系统60的处理器36通过使用检测值(强度)M来进行规定的运算，而求出停止时间t_S。根据该结构，作为加入基于冷却装置26的放热，并且对导光部件24进行冷却所需的最佳时间，可以根据检测值M定量地决定停止时间t_S。

另外，激光器系统60的处理器36也可以根据光传感器62检测的返回光束L₂的强度M通过运算而求出导光部件24的温度T₁。以下，参照图2，对激光器系统60的动作的其他示例进行说明。步骤S2中，处理器36开始检测值T₁的检测。

具体来说，光传感器62连续检测返回光束L₂的强度M，处理器36从光传感器62依次取得强度M的数据。然后，处理器36每当取得强度M时，通过上述的运算方法，根据强度M求出入热量q(q＝f(I))，并且根据温度T₂和T₃求出放热量J(＝∫[C_C×(T₃－T₂)]dt)。

然后，处理器36使用入热量q和放热量J、导光部件24的热容量C_G，根据T₁＝(q－J)/C_G(＝(f(I)－∫[C_C×(T₃－T₂)]dt)/C_G)的数学式求出导光部件24的温度T₁。这样，处理器36使用光传感器62检测出的返回光束L₂的强度M，将导光部件24的温度T₁检测为检测值。因此，该实施方式中，光传感器62和处理器36构成对检测值T₁进行检测的检测装置。

步骤S3中，处理器36判定最近取得的检测值T₁是否超出阈值T_th1(T₁≥T_th1)。处理器36在T₁≥T_th1时判定为是，向步骤S4转移，另一方面在T₁＜T_th1时判定为否，向步骤S8转移。根据本实施方式，可以不使用上述的温度传感器16，而根据光传感器62检测出的返回光束L₂的强度M来对检测值T₁进行检测。此外，相比于通过温度传感器16来进行检测的情况，能够更高速地对检测值T₁进行检测，因此，可以更高速地执行图2所示的流程。

接着，参照图6，对另外其他实施方式有关的激光器系统70进行说明。激光器系统70与上述的激光器系统60的不同点在于：不具有温度传感器18和20。接着，参照图2，对激光器系统70的动作进行说明。

激光器系统70的动作流程与上述的激光器系统10的不同点在于步骤S2、S3和S5。步骤S2中，激光器系统70的处理器36开始检测值T₁的检测。具体来说，处理器36与上述的激光器系统60的动作的其他示例一样，每当光传感器62检测激光L的强度M时，通过运算将导光部件24的温度T₁检测为检测值T₁(T₁＝(q－J)/C_G)。

步骤S3中，处理器36与上述的激光器系统60的动作的其他示例一样，判定最近取得的检测值T₁是否超出阈值T_th1(T₁≥T_th1)。然后，在步骤S5中，处理器36作为停止时间决定部46发挥功能，与上述的激光器系统50一样，根据最近取得的检测值T₁来决定停止时间t_s。

作为一例，处理器36将最近取得的检测值T₁应用于上述的表1所示的第1数据表中，从该第1数据表中检索最近的检测值T₁对应的停止时间t_s。作为其他示例，处理器36根据最近取得的检测值T₁和导光部件24的材质，推定图3中的时间点t1～t2为止的区间中的温度T₁的降低特性对应的非线性函数，根据该非线性函数求出停止时间t_s。

这样，本实施方式中，处理器36基于根据激光L的强度M取得的检测值T₁、和数据表或者非线性函数，来决定停止时间t_s。根据该结构，可以不使用上述的温度传感器16、18和20来决定停止时间t_s。

另外，也可以将上述的激光器系统10、50、60和70的特征组合。例如，激光器系统10还可以具有光传感器62，处理器36与激光器系统50、60或者70的动作流程一样地执行步骤S2、S3、和S5。

该情况下，步骤S3中，温度传感器16可以将温度T₁检测为检测值，并且光传感器62可以将强度M检测为检测值。然后，处理器36在步骤S3中，判定检测值T₁或者M是否超出阈值，步骤S5中，可以根据检测值T₁或者M来决定停止时间t_s。因此，该情况下，温度传感器16和光传感器62构成检测装置。

此外，上述的步骤S5未必在步骤S4后执行。例如，在根据变化的程度(ΔT₁、或者ΔT₁/Δt)来决定停止时间t_s的方式以外的方式中，步骤S5可以与步骤S4同时执行，或者，也可以在步骤S4之前执行。此外，上述的激光器系统10和60中，对通过运算(J＝∫[C_C×(T₃－T₂)]dt)而求出放热量J的情况进行了描述，但是不限于此，放热量J也可以规定为与冷却装置26的规格对应的常数。

此外，上述的激光器系统10和50中，针对温度传感器16对检测值T₁进行检测，处理器36通过步骤S3判定检测值T₁是否超出阈值T_th1的情况进行了描述。但是，温度传感器16可以是对检测值T₁进行检测，在该检测值T₁超出阈值T_th1时将开启信号发送给处理器36的温度开关。该情况下，处理器36在步骤S3中，在来自温度传感器16的输出信号为开启时判定为是。

此外，上述的激光器系统10、50、60和70中，对处理器36在步骤S7中，再次开始从共振器部28射出激光的情况进行了描述。但是，处理器36可以根据规定的条件的不同，维持于停止射出激光的状态。

例如，检测值T₁、M不表示其他的、激光器装置12的其他运转信息(制冷剂流路34内的制冷剂流量、激光L₁的激光输出值等)正常的运转状态(例如，是允许范围外)时，处理器36即使通过步骤S6判定为是，也不执行步骤S7，维持于停止射出来自共振器部28的激光L₁的状态。

另外，作为上述的激光器装置12存在各种类型的装置。以下，参照图7，对激光器装置12的一实施方式进行说明。图7所示的激光器装置12A具有：激光振荡器22A、冷却装置26、光纤80、连接部件82、以及加工头84。

激光振荡器22A是固体激光振荡器，具有：共振器部28A、激光器电源30A和30B、以及光束组合器88。共振器部28A具有多个光源单元86A和86B，该光源单元86A和86B分别具有发出激光的激光二极管。

光源单元86A和86B分别通过光共振而使激光二极管发出的激光增幅，输出给光束组合器88。激光器电源30A和30B在来自控制装置14的指令下，分别向光源单元86A和86B供给激光生成动作用的电力。光束组合器88结合从光源单元86A和86B输出的激光，而作为激光L₁射出给光纤80。

光纤80将共振器部28A生成的激光L₁向连接部件82进行导光。具体来说，光纤80如图7中的区域B所示，具有芯线90、和覆盖该芯线90的外周的外皮92。芯线90具有核94、和以覆盖该核94的外周的方式与该核94同心地配置的包层96。从光束组合器88射出的激光L₁射入到核94，在该核94内朝向连接部件82传播。光纤80与连接部件82连接。

连接部件82将在光纤80内传播的激光L₁向加工头84进行导光。以下，参照图8，对连接部件82进行说明。连接部件82具有中空的本体部98、和配置于该本体部98内部的导光体100。就本体部98而言，起基端部与光纤80连接，在其顶端部连结有加工头84。

在与本体部98的基端部连接的光纤80中，外皮92在该本体部98的基端部结束，另一方面芯线90通过本体部98的内部，在其顶端端与导光体100连接(例如，热粘砂)。通过本体部98内部的芯线90的外周侧设置有模消除器101。

模消除器101具有凹凸形状，使在芯线90的包层96内传播的返回光束L₂扩散，使该返回光束L₂衰减。在芯线90的核94内传播的激光L₁射入到导光体100，在该导光体100内朝向加工头84传播。导光体100例如由石英构成，配置于本体部98的顶端部。

冷却装置26的制冷剂流路34的一部分形成于本体部98。通过流动装置32在制冷剂流路34内朝向箭头A的方向流动的制冷剂流入到本体部98而通过该本体部98后，从该本体部98流出。通过这样流动的制冷剂，对本体部98和导光体100进行冷却。

加工头84对从连接部件82射入的激光L₁进行导光，对工件W进行照射。具体来说，如图7和图8所示，加工头84具有：头本体102、喷嘴104、反射镜106、以及光学透镜108。头本体102是中空的，在其内部保持反射镜106和光学透镜108。

连接部件82的本体部98的顶端部固定于头本体102。在头本体102与本体部98的连结部分设置有受光部102a。受光部102a对在导光体100内传播的激光L₁受光，朝向反射镜106进行导光。

反射镜106例如是全反射镜，将来自受光部102a的激光L₁朝向光学透镜108进行反射。光学透镜108具有聚焦透镜等，对来自反射镜106的激光L₁进行聚焦，照射到工件W。喷嘴104是中空的，具有射出口104a。通过光学透镜108进行了聚焦的激光L₁从射出口104a朝向工件W射出。

如上所述，通过光束组合器88、光纤80、连接部件82、以及加工头84对由共振器部28A生成的激光L₁进行导光，而照射到工件W。因此，光束组合器88、光纤80、连接部件82、以及加工头84各自的结构要素构成上述的导光部件24。

照射到工件W₁的激光L₁的一部分在工件W₁的表面而被反射，作为返回光束L₂，朝向共振器部28A传播。具体来说，返回光束L₂经由光学透镜108、反射镜106、和导光体100，射入到光纤80的芯线90。返回光束L₂为散射光，因此，射入到芯线90中的包层96，在该包层96内朝向共振器部28A传播。

如图8所示，温度传感器18设置于制冷剂流路34中的、本体部98的上游侧的位置，对流入到本体部98的制冷剂的温度T₂进行检测。另一方面，温度传感器20设置于制冷剂流路34中的、本体部98的下游侧的位置，对从本体部98流出的制冷剂的温度T₃进行检测。此外，温度传感器16以接近导光体100的方式设置于本体部98或者头本体102，对连接部件82(具体来说，导光体100)的温度T₁进行检测。

此外，如图7所示，光传感器62配置于光束组合器88与光纤80之间。这里，在包层96内朝向共振器部28A传播的返回光束L₂成为光纤80和连接部件82(例如，导光体100与芯线90的结合部分、模消除器101)发热的要因。本实施方式中，光传感器62构成为：为了防止返回光束L₂造成的导光部件的过热，而对在包层96内传播的返回光束L₂的强度M进行检测。但是，光传感器62也可以对激光L₁进行检测。

接着，参照图9和图10，对激光器装置12的其他实施方式进行说明。图9和图10所示的激光器装置12B具有：激光振荡器22B、冷却装置26、导光构造110、以及加工头84。激光振荡器22B是气体激光振荡器，具有共振器部28B和激光器电源30。

共振器部28B具有：后镜112、输出镜114、和放电管116。后镜112是全反射镜，另一方面输出镜114是部分反射镜，后镜112和输出镜114配置成相互对置。放电管116是中空的，向其内部供给激光介质(例如，CO₂)。放电管116接受来自激光器电源30的供电，在内部产生放电而激发激光介质，在放电管116的内部生成的激光在后镜112与输出镜114之间进行光共振，作为激光L₁而从输出镜114射出。

导光构造110将从输出镜114射出的激光L₁向加工头84进行导光。导光构造110具有：框体118，其划定激光L₁传播的空洞的导光路；以及反射镜(未图示)，其配置于该框体118的内部，使该激光L₁向规定的方向反射。

如图10所示，通过导光构造110而被导光的激光L₁射入到加工头84的受光部102a，被朝向反射镜106导光。这样，由共振器部28B生成的激光L₁通过导光构造110和加工头84而被导光，从而照射到工件W。因此，导光构造110和加工头84的各自的结构要素构成上述的导光部件24。

本实施方式中，反射镜106具有镜子本体106a、和设置于该镜子本体106a的背面侧的支架106b。冷却装置26的制冷剂流路34的一部分形成于支架106b。通过流动装置32在制冷剂流路34内向箭头A的方向流动的制冷剂流入到支架106b而通过该支架106b后，从该支架106b流出。通过这样流动的制冷剂对反射镜106进行冷却。

温度传感器18设置于制冷剂流路34中的、支架106b的上游侧的位置，对流入到支架106b的制冷剂的温度T₂进行检测。另一方面，温度传感器20设置于制冷剂流路34中的、支架106b的下游侧的位置，对从支架106b流出的制冷剂的温度T₃进行检测。

此外，温度传感器16设置于支架106b，对反射镜106的温度T₁进行检测。此外，如图9所示，光传感器62配置于共振器部28B与导光构造110之间。光传感器62构成为对激光L₁和返回光束L₂的至少一方的强度M进行检测。另外，理解为在上述的激光器装置12A或者12B中，冷却装置26、温度传感器16、18和20也可以设置于其他任意的导光部件(例如，光学透镜108)。

上述的激光器系统10、50、60和70中，处理器36在步骤S3判定为是时，可以生成警告。以下，参照图2和图11，对这样的方式进行说明。激光器系统10中，处理器36在步骤S3判定为是时，例如，以声音或者图像的形式生成表示“导光部件可能为过热状态”的警告信号。然后，处理器36通过设置于控制装置14的扬声器或者显示器(都未图示)，将生成的警告信号输出。这样，处理器36作为生成警告信号的警告生成部120发挥功能。

另外，处理器36在步骤S6判定为否而循环该步骤S6的期间(即，继续激光L₁的射出停止的期间)，从操作员、上位控制器、或者计算机程序接收到激光射出指令时，作为警告生成部120发挥功能，为了导光部件24的冷却而生成表示使激光射出待机的第2警告信号。

此外，激光器系统10、50、60或者70的处理器36可以在步骤S5后，生成剩余时间信号，所述剩余时间信号表示计时部40计时的经过时间t达到停止时间t_s为止的剩余时间t_R(＝t_s－t)。然后，处理器36例如可以使设置于控制装置14的显示器显示剩余时间t_R。根据该结构，操作员可以直观地掌握解除来自共振器部28的激光L₁的射出停止的时刻。

此外，激光器系统10、50、60或者70的处理器36对应于通过步骤S5决定的停止时间t_s，来控制激光振荡器22(共振器部28)的运转模式OM。例如，处理器36在所决定的停止时间t_s是规定的阈值以下时，将运转模式OM控制为标准待机模式OM₁，另一方面在停止时间t_s比规定的阈值大时，可以将运转模式OM控制为节能模式OM₂。

这里，标准待机模式OM₁例如是停止射出来自共振器部28的激光L₁，但是使从激光器电源30向共振器部28的供电局部继续以便共振器部28可以快速地再次开始激光L₁的射出的运转模式。此外，节能模式OM₂例如是完全切断从激光器电源30向共振器部28的电力供给的(即，设为零的)运转模式。

标准待机模式OM₁中的激光振荡器22的消耗电力比节能模式OM₂大。这样，对应于在步骤S5决定出的停止时间t_s来控制激光振荡器22的运转模式OM，由此，可以使激光振荡器22的消耗电力、直至激光L₁的射出再次开始为止的时间最佳化。

此外，处理器36也可以代替上述的温度传感器16的检测值T₁，而将温度传感器18的温度T₂检测为检测值。该情况下，处理器36通过步骤S2开始检测值T₂的检测，根据该检测值T₂来执行步骤S3。然后，处理器36在步骤S3中，根据检测值T₂，来决定停止时间t_s。

例如，处理器36可以根据检测值T₂、和规定的运算、数据表(第1数据表、第2数据表)、或者非线性函数，来决定停止时间t_s。以上，通过实施方式对本公开进行了说明，但是上述实施方式并非限定技术方案所涉及的发明。

Claims (10)

1.一种激光器系统，其特征在于，具有：

激光器装置，其具有生成激光的共振器部、和对该共振器部生成的激光进行导光的导光部件；

检测装置，其对所述激光器装置的温度、或者通过所述导光部件导光的激光的强度进行检测来作为检测值；

射出控制部，其在所述检测值超出预先设定的阈值时，停止从所述共振器部向所述导光部件射出激光；以及

停止时间决定部，其根据所述检测装置检测出的所述检测值，决定使所述射出控制部停止射出所述激光的停止时间。

2.根据权利要求1所述的激光器系统，其特征在于，

所述停止时间决定部使用所述检测装置检测出的所述检测值来进行规定的运算，由此求出所述停止时间。

3.根据权利要求2所述的激光器系统，其特征在于，

所述激光器装置还具有：

冷却装置，其对所述导光部件进行冷却，

就所述停止时间决定部而言，作为所述规定的运算，

根据所述检测装置检测出的所述检测值来求出因激光而蓄积在所述导光部件的热量，而且

使用基于所述冷却装置的所述导光部件的放热量和所述热量，求出所述停止时间。

4.根据权利要求3所述的激光器系统，其特征在于，

所述冷却装置具有：

制冷剂流路，其设置于所述导光部件；以及

流动装置，其使制冷剂在所述制冷剂流路的内部流动，

所述激光器系统具有：

温度传感器，其对在所述制冷剂流路流动的制冷剂的温度进行检测，

就所述停止时间决定部而言，作为所述规定的运算，还使用所述温度传感器检测出的所述温度来求出所述放热量。

5.根据权利要求1所述的激光器系统，其特征在于，

所述检测装置检测所述温度来作为所述检测值，

所述停止时间决定部在所述射出控制部停止射出所述激光后根据所述检测装置检测出的所述检测值的变化的程度，来决定所述停止时间。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的激光器系统，其特征在于，

所述导光部件具有：

光纤，其使激光传播；以及

连接部件，其连接所述光纤，

所述检测装置检测所述连接部件的所述温度作为所述检测值。

7.根据权利要求1～4中任一项所述的激光器系统，其特征在于，

所述导光部件具有使激光传播的光纤，

所述检测装置对在所述光纤内传播的激光中的朝向所述共振器部传播的返回光束的所述强度进行检测作为所述检测值。

8.根据权利要求1～7中任一项所述的激光器系统，其特征在于，

所述射出控制部在直至经过所述停止时间决定部决定出的所述停止时间为止停止了射出所述激光之后，再次开始射出该激光。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的激光器系统，其特征在于，

所述激光器系统还具有：

警告生成部，其在所述检测值超出所述阈值时生成警告信号。

10.一种控制激光器装置的方法，所述激光器装置具有生成激光的共振器部和对该共振器部生成的激光进行导光的导光部件，其特征在于，

对所述激光器装置的温度、或者通过所述导光部件导光的激光的强度进行检测作为检测值，

在所述检测值超出预先设定的阈值时，停止从所述共振器部向所述导光部件射出激光，

根据检测出的所述检测值，决定停止射出来自所述共振器部的所述激光的停止时间。

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