JP2009239032A - Laser diode driving circuit and laser welding power source - Google Patents

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孝英 重松
Toshiya Takei
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a laser diode driving circuit which is easy to use, and a laser welding power source using the circuit. <P>SOLUTION: The laser diode driving circuit and laser welding power source are characterized in that a laser output detected when a laser diode is driven with a laser diode driving current corresponding to a laser output that an operator sets based upon a preset laser output/driving current conversion table is detected to calculate a difference between the set laser output and the detected laser output and when the difference is between first and second predetermined thresholds, it is indicated that the conversion table needs to be updated. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、レーザ溶着電源に係り、この電源に用いられるレーザダイオードの駆動電流を制御するレーザダイオード駆動回路、特にレーザダイオードの経年変化による劣化に対応する技術に関するものである。 The present invention relates to a laser welding power source, and more particularly to a laser diode driving circuit for controlling a driving current of a laser diode used in the power source, and more particularly to a technique for dealing with deterioration due to aging of a laser diode.

プロセス制御に光を使用しているアプリケーションでは、多くの場合照度を一定に維持することがきわめて重要である。一般にレーザダイオードを光源に使用して照度を得るには、最初に校正を行うが、光源は使用環境や時間の経過により劣化する。つまり、レーザダイオードは経年変化に伴って駆動電流に対する発光特性が劣化し光量が低下する。このため、工場出荷時点の発光量を、時間の経過によらず一定に保つことが求められる場合は発光をモニタする制御回路が必要で、照度が一定になるように発光源の駆動電流を制御しなければならない。このような方式は、正確な照度を測定する測光アプリケーション、サーボ機構で正確な光学的位置合わせを実現する制御アプリケーションのみならず、レーザ照射部の発熱を利用した溶着アプリケーションでも採用されている。 In applications that use light for process control, it is often very important to maintain constant illumination. In general, in order to obtain illuminance by using a laser diode as a light source, calibration is performed first, but the light source deteriorates with the use environment and the passage of time. That is, in the laser diode, the light emission characteristic with respect to the drive current deteriorates with the passage of time, and the amount of light decreases. For this reason, when it is required to keep the light emission level at the time of shipment from the factory constant regardless of the passage of time, a control circuit for monitoring the light emission is necessary, and the drive current of the light source is controlled so that the illuminance is constant. Must. Such a method is employed not only in a photometric application for measuring an accurate illuminance and a control application for realizing an accurate optical alignment with a servo mechanism, but also in a welding application using heat generated by a laser irradiation unit.

このような目的を持ったレーザダイオード駆動制御回路として、例えば特許文献1に開示されているACC(Automatic Current Control)方式によるものと特許文献2に開示されているAPC(Automatic Power Control)方式によるものとが従来から知られている。また、特許文献3に開示されているようにAPC方式にレーザダイオード駆動電流の制限回路を付加するものも従来から知られている。
次に、この従来例によるレーザダイオード駆動制御回路を図2、図3及び図4を用いて説明する。
As a laser diode drive control circuit having such a purpose, for example, an ACC (Automatic Current Control) system disclosed in Patent Document 1 and an APC (Automatic Power Control) system disclosed in Patent Document 2 are used. Is conventionally known. In addition, as disclosed in Patent Document 3, an APC system in which a laser diode driving current limiting circuit is added has been known.
Next, a laser diode drive control circuit according to this conventional example will be described with reference to FIGS.

図2は従来のACC方式レーザダイオード駆動制御回路を示すブロック図である。図において、レーザダイオード23aには、FET駆動回路51及び電流モニタ回路61が直列に接続されて、そのレーザダイオード23a、FET駆動回路51及び電流モニタ回路61間に所定の電源電圧Vddが印加される。電流モニタ回路61は、そのときの駆動電流Iをモニタすると共に電圧Vmに変換し、電流制御回路71はそのモニタ電圧Vmと基準電圧源81からの基準電圧Vrefとを比較し、その差分により差動信号Vdを出力して駆動電流Iを制御する。このように、レーザダイオード23aを流れる駆動電流Iを検出して制御することによって安定したレーザ光を得ることができる。 FIG. 2 is a block diagram showing a conventional ACC laser diode drive control circuit. In the figure, an FET drive circuit 51 and a current monitor circuit 61 are connected in series to the laser diode 23a, and a predetermined power supply voltage Vdd is applied between the laser diode 23a, the FET drive circuit 51 and the current monitor circuit 61. . The current monitor circuit 61 monitors the drive current I at that time and converts it to the voltage Vm. The current control circuit 71 compares the monitor voltage Vm with the reference voltage Vref from the reference voltage source 81, and the difference is determined by the difference. The drive signal I is controlled by outputting the motion signal Vd. Thus, stable laser light can be obtained by detecting and controlling the drive current I flowing through the laser diode 23a.

図3は従来のAPC方式レーザダイオード駆動制御回路を示すブロック図である。図において、レーザダイオード23bには、FET駆動回路52が直列に接続されて、そのレーザダイオード23b及びFET駆動回路52間に所定の電源電圧Vddが印加される。フォトダイオード62は、そのときのレーザダイオード23bのレーザ光を受光し、そのモニタ電流Imは可変抵抗Rmによってモニタ電圧信号Vmに変換され差動回路72に入力される。差動回路72は、そのモニタ電圧信号Vmと、基準電圧源82からの基準電圧Vrefとを比較し、その差分により差動信号Vdを出力して駆動電流Iを制御する。このように、レーザダイオード23bのレーザ光を検出して制御することによって安定したレーザ光を得ることができる。 FIG. 3 is a block diagram showing a conventional APC laser diode drive control circuit. In the figure, an FET drive circuit 52 is connected in series to the laser diode 23b, and a predetermined power supply voltage Vdd is applied between the laser diode 23b and the FET drive circuit 52. The photodiode 62 receives the laser beam of the laser diode 23 b at that time, and the monitor current Im is converted into the monitor voltage signal Vm by the variable resistor Rm and input to the differential circuit 72. The differential circuit 72 compares the monitor voltage signal Vm with the reference voltage Vref from the reference voltage source 82, and outputs a differential signal Vd based on the difference to control the drive current I. Thus, stable laser light can be obtained by detecting and controlling the laser light from the laser diode 23b.

図4は従来のAPC方式に電流制限回路が付加されているものである。図4において、23cはレーザダイオード(LD)、53はトランジスタ、63は電流検出部、65は比較部、91は光出力制御部、73は駆動電流制御部、69は光検出部、Vccは電源電圧である。 In FIG. 4, a current limiting circuit is added to the conventional APC system. In FIG. 4, 23c is a laser diode (LD), 53 is a transistor, 63 is a current detector, 65 is a comparator, 91 is a light output controller, 73 is a drive current controller, 69 is a light detector, and Vcc is a power supply. Voltage.

電流検出部63は、トランジスタ53を介してレーザダイオード23cに供給される駆動電流を、図示を省略した抵抗等の電圧降下として検出するものであり、その検出信号を比較部65に加える。比較部65は、スイッチ等により設定或いはレジスタ等にセットされた設定リミット値と電流検出部63からの検出信号と比較する。又光出力制御部91は、レーザダイオード23cの後方の出力光をフォトダイオード等からなる光検出部69により検出した検出信号と基準値とを比較して、その出力光の検出信号が基準値となるように駆動電流制御部73に制御信号を加える。 The current detection unit 63 detects a drive current supplied to the laser diode 23 c via the transistor 53 as a voltage drop of a resistor (not shown), and adds the detection signal to the comparison unit 65. The comparison unit 65 compares the set limit value set by a switch or the like or set in a register with the detection signal from the current detection unit 63. Further, the light output control unit 91 compares the detection signal detected by the light detection unit 69 made of a photodiode or the like with the output light behind the laser diode 23c and the reference value, and the detection signal of the output light becomes the reference value. Thus, a control signal is added to the drive current control unit 73.

駆動電流制御部73は、駆動電流が設定値を超えたことを示す比較部65からの比較出力信号が加えられていない時は、光出力制御部91からの制御信号に従ってトランジスタ53を制御し、レーザダイオード23cに供給する駆動電流を制御するものであり、それによって、レーザダイオード23cの光出力が安定化される。比較部65から比較出力信号が駆動電流制御部73に加えられると、駆動電流制御部73は、光出力制御部91から駆動電流を増大することを示す制御信号が加えられても、トランジスタ53を介して供給される駆動電流を制限する。従って、レーザダイオード23cを過大電流から保護することができる。 The drive current control unit 73 controls the transistor 53 according to the control signal from the light output control unit 91 when the comparison output signal from the comparison unit 65 indicating that the drive current has exceeded the set value is not added. The driving current supplied to the laser diode 23c is controlled, and thereby the light output of the laser diode 23c is stabilized. When the comparison output signal is applied from the comparison unit 65 to the drive current control unit 73, the drive current control unit 73 causes the transistor 53 to be turned on even if a control signal indicating that the drive current is increased from the light output control unit 91. The drive current supplied through the circuit is limited. Therefore, the laser diode 23c can be protected from an excessive current.

特公平4−59798号公報Japanese Patent Publication No. 4-59798 特開平2−159780号公報JP-A-2-159780 特開平5−259544号公報JP-A-5-259544

しかしながら、いずれの制御方式を採用した場合でも、本来検出しなければならないレーザ光が照射される点のレーザ出力を検出していない。つまり、APC方式の場合はレーザ出力の一部を検出しているに過ぎず、ACC方式の場合にはレーザ出力の替わりにレーザダイオードの駆動電流を検出しているに過ぎない。そして、レーザダイオードは発光特性を有しており、この発光特性は経年変化等により変化することが知られている。 However, in any of the control methods, the laser output at the point where the laser beam that should be detected originally is irradiated is not detected. That is, in the case of the APC method, only a part of the laser output is detected, and in the case of the ACC method, only the driving current of the laser diode is detected instead of the laser output. The laser diode has a light emission characteristic, and it is known that this light emission characteristic changes due to secular change or the like.

この経年変化による発光特性の変化はAPC方式の場合はレーザ出力の一部を検出してフィードバック制御しているので変化に追随できるので問題にはならないが、レーザ検出部がレーザダイオードのレーザ出力の全てではないので、個々のレーザ光検出部の検出率に合わせた回路構成としなければならないという欠点があった。また、レーザ光の検出をフォトダイオードで行っているような場合にはフォトダイオードの受光特性が変化するという欠点があった。一方、ACC方式の場合は発光特性に合わせた駆動電流でレーザダイオードを発光させているので、発光特性の変化の影響をそのまま受けてしまうという欠点があった。 In the case of the APC method, the change in the light emission characteristics due to the secular change is not a problem because a part of the laser output is detected and feedback controlled so that the change can be followed. However, the laser detector does not cause a laser output of the laser diode. Since this is not all, there is a drawback that the circuit configuration must be adapted to the detection rate of each laser light detection unit. In addition, when laser light is detected by a photodiode, there is a drawback that the light receiving characteristics of the photodiode change. On the other hand, in the case of the ACC method, since the laser diode is caused to emit light with a drive current that matches the light emission characteristics, there is a drawback that it is directly affected by changes in the light emission characteristics.

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、ACC方式とAPC方式の利点を考慮して、レーザダイオードのレーザ出力の制御方式としては個々のレーザダイオードの発光特性に応じたレーザ出力と駆動電流との関係からなる発光特性保存部を用いたACC方式を採用し、併せてAPC方式の構成であるレーザ出力の一部を検出して、発光特性の変化を検出し、この検出結果の度合により、ACC方式の前記発光特性保存部のデータを更新する時期の到来を報知することで信頼性の高いレーザダイオード駆動回路とこの回路を用いるレーザ溶着電源を提供することを目的とする。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems. In consideration of the advantages of the ACC method and the APC method, the laser output of the laser diode is controlled according to the light emission characteristics of each laser diode. The ACC method using the light emission characteristic storage unit consisting of the relationship between the current and the drive current is adopted, and a change in the light emission characteristic is detected by detecting a part of the laser output that is the configuration of the APC method. Therefore, it is an object of the present invention to provide a highly reliable laser diode driving circuit and a laser welding power source using this circuit by notifying the arrival of the time to update the data of the light emission characteristic storage unit of the ACC method.

請求項1に係る発明になるレーザダイオード駆動回路は、レーザダイオードの駆動電流を検出し、フィードバック制御により前記レーザダイオードの駆動電流を制御することで設定されたレーザ出力を得るようにしたレーザダイオード駆動回路であって、前記レーザダイオードのレーザ出力を検出するレーザ出力検出部と、前記レーザダイオードの駆動電流を検出する駆動電流検出部と、前記レーザダイオードの発光特性に基づいてレーザ出力と駆動電流との関係からなる発光特性保存部と、前記発光特性保存部のデータを更新する基準となる第1閾値と前記レーザダイオードの駆動を停止する基準となる第1閾値より大きい値の第2閾値とを設定すること;別途設定されたレーザ出力を受けて前記発光特性保存部から駆動電流を読み出し、この駆動電流で前記レーザダイオードを駆動すること;このとき前記レーザ出力検出部からの検出レーザ出力を入力すること;前記設定レーザ出力と前記検出レーザ出力との差分を算出すること;この差分と第1閾値および第2閾値と比較して、この差分が第1閾値以上第2閾値未満のときは前記発光特性保存部のデータの更新時期を報知し、第2閾値以上のときは前記レーザダイオードの駆動を停止する制御部と、を具備することを特徴とするものである。 The laser diode driving circuit according to the first aspect of the invention detects a laser diode driving current and controls the laser diode driving current by feedback control to obtain a set laser output. A laser output detector for detecting a laser output of the laser diode; a drive current detector for detecting a drive current of the laser diode; and a laser output and a drive current based on a light emission characteristic of the laser diode. A light emission characteristic storage unit having the following relationship, a first threshold value serving as a reference for updating data in the light emission characteristic storage unit, and a second threshold value greater than a first threshold value serving as a reference for stopping driving of the laser diode. Set; Read the drive current from the emission characteristics storage unit in response to a separately set laser output, The laser diode is driven with a drive current of: a detection laser output from the laser output detection unit is input at this time; a difference between the set laser output and the detection laser output is calculated; Compared with the first threshold value and the second threshold value, when the difference is not less than the first threshold value and less than the second threshold value, the update timing of the data of the light emission characteristic storage unit is notified, and when the difference is not less than the second threshold value, And a control unit that stops driving.

請求項2に係る発明になるレーザダイオード駆動回路は、前記発光特性保存部を前記レーザダイオードの発光特性に基づいて作成されたレーザ出力/駆動電流変換テーブルとすることを特徴とするものである。 A laser diode driving circuit according to a second aspect of the invention is characterized in that the light emission characteristic storage unit is a laser output / drive current conversion table created based on the light emission characteristic of the laser diode.

請求項3に係る発明になるレーザ溶着電源は、請求項1または請求項2に係る発明になるレーザダイオード駆動回路を備えることを特徴とするものである。   A laser welding power source according to a third aspect of the present invention includes the laser diode driving circuit according to the first or second aspect of the present invention.

本発明によれば、前記のような構成を採用することとしたので、レーザダイオードのレーザ出力とこのレーザ出力を得るための駆動電流との関係からなる発光特性保存部のデータの更新時期が明確になるので、時時刻刻とレーザ出力を変化させなければならないような用途においてに不適切なレーザ出力を防止することができるレーザダイオード駆動回路とこの回路を用いるレーザ溶着電源を提供することができる(請求項1〜3)。 According to the present invention, since the configuration as described above is adopted, the update timing of the data of the light emission characteristic storage unit consisting of the relationship between the laser output of the laser diode and the drive current for obtaining this laser output is clear. Therefore, it is possible to provide a laser diode driving circuit capable of preventing an inappropriate laser output in an application where the laser output must be changed with time and a laser welding power source using this circuit. (Claims 1 to 3).

次に本発明について図面を用いて詳細に説明する。
図1は本発明になるレーザダイオード駆動回路の1実施形態の要部ブロック図である。また、図1はレーザダイオードからのレーザ光を溶着対象物に照射することで本発明になるレーザ溶着電源の要部ブロック図でもある。
Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram of a main part of an embodiment of a laser diode driving circuit according to the present invention. FIG. 1 is also a block diagram of a main part of a laser welding power source according to the present invention by irradiating an object to be welded with laser light from a laser diode.

図1において、1は駆動電流制御信号によりレーザ駆動用直流電源ユニット21からレーザダイオード23に駆動電流を供給するレーザ駆動部、2は設定されたレーザ出力を得るための設定駆動電流とフィードバックされた検出駆動電流とを比較し、設定電流値とフィードバック電流値の差異をなくすようにレーザダイオード23の駆動電流を制御する前記駆動電流制御信号を生成するレーザ出力制御部、3はレーザダイオード23の駆動電流を検出し、この検出駆動電流をレーザ出力制御部2にフィードバックすると共にCPUバス9を介して制御部4にフィードバックする駆動電流検出部である。 In FIG. 1, 1 is a laser drive unit that supplies a drive current from a laser drive DC power supply unit 21 to a laser diode 23 by a drive current control signal, and 2 is fed back as a set drive current for obtaining a set laser output. A laser output control unit that compares the detected drive current and generates the drive current control signal for controlling the drive current of the laser diode 23 so as to eliminate the difference between the set current value and the feedback current value. This is a drive current detector that detects current and feeds back this detected drive current to the laser output controller 2 and also feeds it back to the controller 4 via the CPU bus 9.

レーザ駆動部1は、例えばパワーMOSFETで構成し、レーザ出力制御部2では設定駆動電流と検出駆動電流の差分に応じて差分が大きいときにはより高い電圧の、差分が小さいときにはより低い電圧の駆動電流制御信号を生成し、この駆動電流制御信号の電圧に応じて前記パワーMOSFETのゲートソース間の電圧を変化させることでレーザダイオード23の駆動電流をリニアに変化させて設定した駆動電流になるようにする。 The laser driving unit 1 is configured by, for example, a power MOSFET, and the laser output control unit 2 has a higher voltage when the difference is large according to the difference between the set driving current and the detected driving current, and a lower driving current when the difference is small. A control signal is generated, and the voltage between the gate and source of the power MOSFET is changed in accordance with the voltage of the drive current control signal, so that the drive current of the laser diode 23 is linearly changed to be set to the drive current. To do.

4は制御部で、CPU41とユーザインタフェース機能、レーザ出力制御機能、レーザ出力/駆動電流変換テーブル(以下、単に変換テーブルともいう。)作成/更新機能等を有するプログラムを格納するROM42およびプログラム実行時に必要なデータと変換テーブルを更新する基準となる第1閾値と前記レーザダイオードの駆動を停止する基準となる第1閾値より大きい値の第2閾値とを格納するRAM43とからなる。 Reference numeral 4 denotes a control unit, which includes a CPU 41 and a user interface function, a laser output control function, a laser output / drive current conversion table (hereinafter also simply referred to as a conversion table) creation / update function, and the like. The RAM 43 stores necessary data and a first threshold value that serves as a reference for updating the conversion table and a second threshold value that is larger than the first threshold value that serves as a reference for stopping the driving of the laser diode.

5は本発明になるレーザダイオード駆動回路を使用するために必要なスイッチや表示器からなる操作部、6はレーザダイオード23の発光特性に基づいてレーザ出力と駆動電流との関係からなる発光特性保存部の1例である発光特性に合わせて作成されたレーザ出力と対応する駆動電流とからなるレーザ出力/駆動電流変換テーブルである。 Reference numeral 5 denotes an operation unit including a switch and a display necessary for using the laser diode driving circuit according to the present invention, and reference numeral 6 denotes a light emission characteristic storage composed of a relationship between a laser output and a drive current based on the light emission characteristic of the laser diode 23. 2 is a laser output / driving current conversion table composed of a laser output created in accordance with light emission characteristics, which is an example of a unit, and a corresponding drive current.

7は操作/表示部5をオペレータが操作することにより所望のレーザ出力が設定されたときに制御部4の制御により、レーザ出力/駆動電流変換テーブル6から対応する駆動電流を読み出し、設定される駆動電流設定部、8はレーザダイオード23の照射するレーザ出力のうち予め定められた一部を検出し、CPUバス9を介して制御部4に送出するレーザ出力検出部、9はCPU41とROM42等のCPU41とのデータの授受が必要なブロックとを接続するCPU41のアドレスおよびデータバスからなるCPUバスである。 7, when a desired laser output is set by the operator operating the operation / display unit 5, the corresponding drive current is read from the laser output / drive current conversion table 6 and set by the control of the control unit 4. A drive current setting unit 8 detects a predetermined part of the laser output irradiated by the laser diode 23 and sends it to the control unit 4 via the CPU bus 9. This is a CPU bus composed of an address and a data bus of the CPU 41 for connecting a block that needs to exchange data with the CPU 41.

次に、このようなレーザ溶着電源でもあるレーザダイオード駆動回路の動作について説明する。前述のようにレーザダイオード23は個々のレーザダイオードで異なる発光特性を有しているので実際に使用するレーザダイオードの発光特性に合わせてレーザ出力/駆動電流変換テーブルを作成しておく必要がある。   Next, the operation of the laser diode driving circuit which is also such a laser welding power source will be described. As described above, each laser diode 23 has different light emission characteristics. Therefore, it is necessary to prepare a laser output / drive current conversion table in accordance with the light emission characteristics of the laser diode actually used.

[レーザ出力/駆動電流変換テーブルの作成]
レーザ出力/駆動電流変換テーブル6の作成について説明する。
実際にレーザ出力/駆動電流変換テーブル6を作成するために、適当な分解能を保持しながら駆動電流を設定しつつレーザ出力を検出していくのは大変な作業である。そこで、レーザダイオードのレーザ駆動電流とレーザ出力とがほぼ正比例する関係にあることに着目して、レーザダイオードの発光特性をレーザ駆動電流とレーザ出力との一次関数としてこの変換テーブルを作成する。
[Create laser output / drive current conversion table]
Creation of the laser output / drive current conversion table 6 will be described.
In order to actually create the laser output / driving current conversion table 6, it is a very difficult task to detect the laser output while setting the driving current while maintaining an appropriate resolution. Therefore, paying attention to the fact that the laser drive current of the laser diode and the laser output are in a substantially direct relationship, this conversion table is created with the light emission characteristics of the laser diode as a linear function of the laser drive current and the laser output.

この実際のレーザ出力/駆動電流変換テーブル6の作成は例えば次のようにして実行する。
まず、光パワーメータを準備し、この光パワーメータに直接レーザダイオード23からのレーザ光が照射されるような構成とする。
そして、前述のようにレーザダイオードの発光特性を線形なものとみなしているので、オペレータは適当な間隔の駆動電流I1、I2(I2>I1)を設定する。なお、この駆動電流I1は実際に使用するレーザダイオード23の最小レーザ出力を得るための駆動電流よりは大きく、駆動電流I2は最大レーザ出力を得るための駆動電流よりは小さい値とする。
For example, the actual laser output / drive current conversion table 6 is created as follows.
First, an optical power meter is prepared, and the optical power meter is configured to be directly irradiated with the laser light from the laser diode 23.
Since the light emission characteristic of the laser diode is regarded as linear as described above, the operator sets drive currents I1 and I2 (I2> I1) at appropriate intervals. The drive current I1 is larger than the drive current for obtaining the minimum laser output of the laser diode 23 actually used, and the drive current I2 is smaller than the drive current for obtaining the maximum laser output.

したがって、駆動電流I1とI2との間を適当な分解能が得られる間隔で分割し、この間隔を用いてレーザダイオード23の全ての発光領域における駆動電流を算出し、この駆動電流を用いてレーザ出力を算出してこの変換テーブル6を作成することができる。こうしてレーザ出力/駆動電流変換テーブル6が完成する。
なお、本例では発光領域全域で線形としているが、区分的に線形と仮定できる場合には区分毎に一次関数を求めることで変換テーブル6を作成することができる。
Therefore, the drive currents I1 and I2 are divided at an interval at which an appropriate resolution is obtained, and the drive currents in all the light emitting regions of the laser diode 23 are calculated using this interval, and the laser output is output using this drive current. And the conversion table 6 can be created. Thus, the laser output / drive current conversion table 6 is completed.
In this example, the entire light emitting region is linear. However, if it can be assumed that it is linear in a piecewise manner, the conversion table 6 can be created by obtaining a linear function for each of the divisions.

また、本例では2点しか測定しないので、測定結果をオペレータによる入力としたが、多点になるときは、光パワーメータに外部出力インターフェース(例えばUSB(Universal Serial Bus))が備えてあれば、このレーザダイオード駆動回路にも対応するインタフェースを備え、測定値の入力機能を制御部4に付加することで自動的に入力することができる。 In this example, only two points are measured, so the measurement result is input by the operator. However, if there are multiple points, the optical power meter must have an external output interface (for example, USB (Universal Serial Bus)). The laser diode driving circuit is also provided with a corresponding interface, and can be automatically input by adding a measurement value input function to the control unit 4.

このとき、同時にレーザダイオード23から一部のレーザ出力を検出するレーザ出力検出部8を介してレーザ出力をCPU41に読み込んでおく。こうすることで、実際の検出割合を正確に知ることができる。 At this time, the laser output is read into the CPU 41 via the laser output detector 8 that detects a part of the laser output from the laser diode 23 at the same time. By doing so, the actual detection ratio can be accurately known.

[発光特性の劣化の検出]
次に、このように変換テーブル6が完成されたレーザダイオード駆動回路の動作を説明しながら発光特性の劣化にについて説明する。
オペレータが操作/表示部5からレーザ出力を設定すると、制御部4はこの設定を読み込み、レーザ出力/駆動電流変換テーブル6から対応する駆動電流を読み出す。そして、制御部4はこの駆動電流を駆動電流設定部7に設定することで、この設定された駆動電流がレーザ出力制御部2に出力される。一方、レーザダイオード23の駆動電流は駆動電流検出部3で検出され、制御部4に送られると共にレーザ出力制御部2にも送られる。
[Detection of deterioration of luminous characteristics]
Next, the deterioration of the light emission characteristics will be described while explaining the operation of the laser diode driving circuit in which the conversion table 6 is completed as described above.
When the operator sets the laser output from the operation / display unit 5, the control unit 4 reads this setting and reads the corresponding drive current from the laser output / drive current conversion table 6. Then, the control unit 4 sets the drive current in the drive current setting unit 7 so that the set drive current is output to the laser output control unit 2. On the other hand, the drive current of the laser diode 23 is detected by the drive current detector 3 and sent to the controller 4 and also to the laser output controller 2.

レーザ出力制御部2では設定された駆動電流と検出された駆動電流とが比較され、設定された駆動電流を流すような駆動電流制御信号が出力され、この駆動電流制御信号に応じて、レーザ駆動部1の駆動電流が変化する。このような駆動電流フィードバック制御が行われ、設定された駆動電流がレーザダイオード23に流れるようになる。このようにしてレーザダイオード23が設定された出力で発光し、レーザ光が溶着対象物に照射される。
このときレーザダイオード23に流れる実際の駆動電流は前述のように駆動電流検出部3を介して制御部4に送られているので、制御部4は設定された駆動電流でレーザダイオード23が駆動されていることを認識することができる。
The laser output control unit 2 compares the set drive current with the detected drive current, and outputs a drive current control signal that causes the set drive current to flow. In accordance with the drive current control signal, laser drive is performed. The drive current of the part 1 changes. Such drive current feedback control is performed, and the set drive current flows to the laser diode 23. In this way, the laser diode 23 emits light with the set output, and the laser beam is irradiated to the object to be welded.
Since the actual drive current flowing through the laser diode 23 at this time is sent to the control unit 4 via the drive current detection unit 3 as described above, the control unit 4 drives the laser diode 23 with the set drive current. I can recognize that.

一方、レーザダイオード23からのレーザ出力の一部はレーザ出力検出部8により、常時検出され、その結果は制御部4に送られている。また、制御部4はこの検出されたレーザ出力がレーザダイオード23からの全レーザ出力のうちどの程度の割合かを正確に知っているのでこの割合から算出することで全レーザ出力を正確に知ることができる。
このようにして、制御部4は設定した駆動電流と検出した駆動電流の差分がなくなった時の設定したレーザ出力と検出したレーザ出力を知ることができる。
On the other hand, a part of the laser output from the laser diode 23 is always detected by the laser output detector 8, and the result is sent to the controller 4. Further, the control unit 4 knows exactly how much the detected laser output is out of the total laser output from the laser diode 23, so that it can know the total laser output accurately by calculating from this ratio. Can do.
In this way, the control unit 4 can know the set laser output and the detected laser output when the difference between the set drive current and the detected drive current disappears.

この時点で、制御部4は設定したレーザ出力から検出したレーザ出力を減算し、この減算結果と予め決められた第1閾値と第2閾値と比較する。そして、減算結果が第1閾値以下であれば変換テーブル6を更新しなければならない程レーザダイオード23の発光特性は劣化していないと判断する。一方、第1閾値を超え、第2閾値未満である場合は、レーザダイオード23の発光特性の劣化が進行しているが、交換時期と判断するまでには至っていないと判断して変換テーブル6を更新時期の到来の報知を行う。 At this time, the control unit 4 subtracts the detected laser output from the set laser output, and compares the subtraction result with a predetermined first threshold value and a second threshold value. If the subtraction result is equal to or less than the first threshold value, it is determined that the light emission characteristics of the laser diode 23 are not deteriorated enough that the conversion table 6 has to be updated. On the other hand, when the first threshold value is exceeded and less than the second threshold value, the deterioration of the light emission characteristics of the laser diode 23 is progressing, but it is determined that the replacement time has not been reached, and the conversion table 6 is determined. Notification of the arrival of the update time.

さらに、第2閾値を超えた場合は、レーザダイオード23は発光特性の劣化が著しく、交換時期を向かえたと判断し、交換時期の到来を報知する。これらの報知は操作/表示部5に設けられた表示器(例えば発光ダイオード)を点灯させることで実現する。また、必要であれば、ブザーを設けて、ブザー音で報知することで警告効果を上げてもよい。 Further, when the second threshold value is exceeded, the laser diode 23 is judged to have reached the replacement time because the light emission characteristic is remarkably deteriorated, and the arrival of the replacement time is notified. These notifications are realized by lighting a display (for example, a light emitting diode) provided in the operation / display unit 5. Moreover, if necessary, a warning effect may be improved by providing a buzzer and notifying with a buzzer sound.

こうして、変換テーブル6の更新時期の到来が報知されたときには、オペレータはレーザ溶着電源(レーザダイオード駆動回路)の使用を中止し、変換テーブル6の更新を行う。
一方、交換時期の到来が報知されたときにも使用を中止し、このときはレーザダイオード23の交換を行う。
Thus, when the arrival of the update time of the conversion table 6 is notified, the operator stops using the laser welding power source (laser diode drive circuit) and updates the conversion table 6.
On the other hand, when the arrival of the replacement time is notified, the use is stopped, and at this time, the laser diode 23 is replaced.

なお、このような交換テーブル6の更新やレーザダイオード23の交換を実際にレーザ溶着電源(レーザダイオード駆動回路)使用中に行う必要がないように、第1閾値と第2閾値とは実用上問題とはならないように設定しておく。 Note that the first threshold value and the second threshold value are practically problematic so that it is not necessary to update the replacement table 6 or replace the laser diode 23 while the laser welding power source (laser diode drive circuit) is actually used. Set so that it does not.

以上の説明では、レーザダイオード23からの照射されるレーザ光を直接溶着対象に照射しているが、レーザダイオード23からのレーザ光を先端に射出部を設けた光ファイバーケーブルで所定の位置まで導くようにすることで、ある程度自由な位置に置かれた溶着対象物を溶着することができる。 In the above description, the laser beam irradiated from the laser diode 23 is directly irradiated to the object to be welded. However, the laser beam from the laser diode 23 is guided to a predetermined position by an optical fiber cable provided with an emission portion at the tip. By doing so, it is possible to weld an object to be welded placed at a certain degree of freedom.

図1は本発明になるレーザダイオード駆動回路の要部ブロック図である。FIG. 1 is a block diagram of a main part of a laser diode driving circuit according to the present invention. 従来のレーザダイオード駆動回路の1例である。It is an example of the conventional laser diode drive circuit. 従来のレーザダイオード駆動回路の他の1例である。It is another example of the conventional laser diode drive circuit. 従来のレーザダイオード駆動回路のもう1つの他の1例である。It is another another example of the conventional laser diode drive circuit.

符号の説明Explanation of symbols

1 レーザ駆動部
2 レーザ出力制御部
3 駆動電流検出部
4 制御部
5 操作/表示部
6 レーザ出力/駆動電流変換テーブル
7 駆動電流設定部
8 レーザ出力検出部
9 CPUバス
21 レーザダイオード駆動用直流電源ユニット
23 レーザダイオード
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Laser drive part 2 Laser output control part 3 Drive current detection part 4 Control part 5 Operation / display part 6 Laser output / drive current conversion table 7 Drive current setting part 8 Laser output detection part 9 CPU bus 21 DC power supply for laser diode drive Unit 23 Laser diode

Claims (3)

レーザダイオードの駆動電流を検出し、フィードバック制御により前記レーザダイオードの駆動電流を制御することで設定されたレーザ出力を得るようにしたレーザダイオード駆動回路であって、
前記レーザダイオードのレーザ出力を検出するレーザ出力検出部と、
前記レーザダイオードの駆動電流を検出する駆動電流検出部と、
前記レーザダイオードの発光特性に基づいてレーザ出力と駆動電流との関係からなる発光特性保存部と、
前記発光特性保存部のデータを更新する基準となる第1閾値と前記レーザダイオードの駆動を停止する基準となる第1閾値より大きい値の第2閾値とを設定すること;別途設定されたレーザ出力を受けて前記発光特性保存部から駆動電流を読み出し、この駆動電流で前記レーザダイオードを駆動すること;このとき前記レーザ出力検出部からの検出レーザ出力を入力すること;前記設定レーザ出力と前記検出レーザ出力との差分を算出すること;この差分と第1閾値および第2閾値と比較して、この差分が第1閾値以上第2閾値未満のときは前記発光特性保存部のデータの更新時期の到来を報知し、第2閾値以上のときは前記レーザダイオードの駆動を停止することを実行する制御部と
を具備することを特徴とするレーザダイオード駆動回路。
A laser diode drive circuit configured to detect a drive current of a laser diode and obtain a set laser output by controlling the drive current of the laser diode by feedback control,
A laser output detector for detecting a laser output of the laser diode;
A drive current detector for detecting a drive current of the laser diode;
A light emission characteristic storage unit comprising a relationship between laser output and drive current based on the light emission characteristic of the laser diode;
Setting a first threshold value that serves as a reference for updating data in the light emission characteristic storage unit and a second threshold value that is greater than the first threshold value that serves as a reference for stopping driving of the laser diode; laser output set separately In response, the drive current is read from the emission characteristic storage unit and the laser diode is driven with the drive current; at this time, the detection laser output from the laser output detection unit is input; the set laser output and the detection Calculating a difference with the laser output; comparing this difference with the first threshold value and the second threshold value, and when the difference is greater than or equal to the first threshold value and less than the second threshold value, A laser diode driving circuit comprising: a control unit that notifies arrival and stops driving of the laser diode when the second threshold is exceeded.
前記発光特性保存部は、前記レーザダイオードの発光特性に基づいて作成されたレーザ出力/駆動電流変換テーブルであることを特徴とする請求項1記載のレーザダイオード駆動回路。 2. The laser diode drive circuit according to claim 1, wherein the light emission characteristic storage unit is a laser output / drive current conversion table created based on the light emission characteristic of the laser diode. 請求項1または2記載のレーザダイオード駆動回路を備えることを特徴とするレーザ溶着電源。 A laser welding power source comprising the laser diode driving circuit according to claim 1.
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