JP2020068312A - Laser device - Google Patents

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Abstract

To elongate a life of a laser diode bar.SOLUTION: A laser device comprises: a power supply for supplying current to a plurality of laser diode bars 31; variable resistors 21 connected in parallel to the respective laser diode bars 31; thermocouples 36 for detecting temperatures in the vicinity of the respective laser diode bars 31; and a control unit for executing identification processing of identifying, as a defective laser diode bar, a laser diode bar 31 included in a laser module whose temperature detected by a thermocouple 36 is higher than a reference value, reduction processing of reducing current flowing through a defective laser diode bar by reducing a resistance value of a variable resistor 21 connected in parallel to the defective laser diode bar, and a power supply control of controlling the power supply so that a laser output of laser light emitted by a diffraction grating represents a predetermined target value.SELECTED DRAWING: Figure 3

Description

本発明は、複数のエミッタを有する複数のレーザダイオードバーと、前記複数のレーザダイオードバーにより出射されたレーザ光を結合させて出射するレーザ光学系とを備えたレーザ装置に関する。   The present invention relates to a laser device including a plurality of laser diode bars having a plurality of emitters, and a laser optical system that combines and emits laser beams emitted by the plurality of laser diode bars.

特許文献１には、複数のエミッタを有する複数のレーザダイオードバーと、前記複数のレーザダイオードバーにより出射されたレーザ光を結合させて出射するレーザ光学系とを備えたレーザ装置が開示されている。   Patent Document 1 discloses a laser device including a plurality of laser diode bars having a plurality of emitters and a laser optical system that combines and emits laser beams emitted by the plurality of laser diode bars. .

特許第５９８１８５５号公報Japanese Patent No. 5981855

ところで、特許文献１のようなレーザ装置では、レーザダイオードバーに発振不能な破損しているエミッタである破損エミッタが１つ発生すると、その破損エミッタに供給される電力の殆どが熱に変換されるので、破損エミッタ周辺の温度が上昇する。そして、破損エミッタ周辺のエミッタが急速に劣化し、劣化したエミッタがその周辺の温度上昇を更に招くという悪循環が生じ、このような悪循環により、レーザダイオードバーの寿命が短くなる。   By the way, in the laser device as disclosed in Patent Document 1, when one damaged emitter which is a damaged emitter that cannot be oscillated is generated in the laser diode bar, most of the electric power supplied to the damaged emitter is converted into heat. Therefore, the temperature around the damaged emitter rises. Then, a vicious circle occurs in which the emitter around the damaged emitter is rapidly deteriorated, and the deteriorated emitter further causes a temperature increase in the vicinity thereof, and such a vicious cycle shortens the life of the laser diode bar.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、レーザダイオードバーの寿命を長くすることにある。   The present invention has been made in view of the above points, and an object thereof is to extend the life of the laser diode bar.

上記の目的を達成するため、本発明は、複数のエミッタを有する複数のレーザダイオードバーと、前記複数のレーザダイオードバーにより出射されたレーザ光を結合させて出射するレーザ光学系とを備えたレーザ装置であって、前記複数のレーザダイオードバーに電流を供給する電源と、前記各レーザダイオードバーに流れる電流を調整する電流調整部と、前記各レーザダイオードバーの破損度合いを検知する破損検知部と、前記破損検知部により検知された破損度合いが基準値よりも大きいレーザダイオードバーを不良レーザダイオードバーとして特定する特定処理、前記特定処理により特定された不良レーザダイオードバーに流れる電流を前記電流調整部の制御により低減させる低減処理、及び前記レーザ光学系により出射されるレーザ光のレーザ出力が所定の目標値となるように前記電源を制御する電源制御を実行する制御部とを備えていることを特徴とすることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides a laser including a plurality of laser diode bars having a plurality of emitters, and a laser optical system that combines and emits laser beams emitted by the plurality of laser diode bars. A device, a power supply for supplying a current to the plurality of laser diode bars, a current adjusting section for adjusting the current flowing through each of the laser diode bars, and a damage detecting section for detecting the degree of damage of each of the laser diode bars. A specific process for specifying a laser diode bar whose damage degree detected by the damage detection unit is larger than a reference value as a defective laser diode bar, and a current flowing through the defective laser diode bar specified by the specifying process as the current adjusting unit. Processing for reducing by control of the laser and laser emitted by the laser optical system Laser output is characterized in that characterized in that a control unit for executing power control for controlling the power supply to a predetermined target value.

これにより、特定処理後、不良レーザダイオードバーに流れる電流を低減させるので、不良レーザダイオードバーに含まれるエミッタの温度上昇を抑制できる。したがって、不良レーザダイオードバーに含まれるエミッタの温度上昇による劣化を抑制し、不良レーザダイオードバーの寿命を長くできる。   Thus, after the specific processing, the current flowing through the defective laser diode bar is reduced, so that the temperature rise of the emitter included in the defective laser diode bar can be suppressed. Therefore, the deterioration of the emitter included in the defective laser diode bar due to the temperature rise can be suppressed, and the life of the defective laser diode bar can be extended.

本発明によれば、レーザダイオードバーの寿命を長くできる。   According to the present invention, the life of the laser diode bar can be extended.

本発明の実施形態１に係るレーザ装置を備えたレーザ加工装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of the laser processing apparatus provided with the laser apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施形態１に係るレーザ装置の構成を示す模式図である。It is a schematic diagram showing a configuration of a laser device according to a first embodiment of the present invention. 複数のレーザモジュールの構成を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the structure of several laser modules. レーザモジュールの側面図である。It is a side view of a laser module. レーザモジュールの正面図である。It is a front view of a laser module. レーザダイオードバー、可変抵抗、及び電源の接続関係を示す回路図である。It is a circuit diagram which shows the connection relationship of a laser diode bar, a variable resistance, and a power supply. レーザダイオードバーに含まれる破損エミッタ数とレーザダイオードバーの内部温度及びレーザ熱電対に検知される温度との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the number of damage emitters contained in a laser diode bar, the internal temperature of a laser diode bar, and the temperature detected by a laser thermocouple. 制御部の動作を示すフローチャートである。It is a flow chart which shows operation of a control part. エミッタの温度とエミッタに流す電流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the temperature of an emitter, and the electric current which flows into an emitter. レーザダイオードバーの温度とレーザダイオードバーに流す電流との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the temperature of a laser diode bar, and the electric current sent through a laser diode bar. 実施形態２の図８相当図としての制御部の動作を示すフローチャートである。9 is a flowchart showing the operation of the control unit corresponding to FIG. 8 of the second embodiment. 実施例２〜４、及び比較例１におけるレーザダイオードバーに流す電流と経過時間との関係を示すグラフである。5 is a graph showing the relationship between the current passed through the laser diode bar and the elapsed time in Examples 2 to 4 and Comparative Example 1.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものでは全くない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The description of the preferred embodiments below is merely exemplary in nature and is not intended to limit the present invention, its application, or its application.

（実施形態１）
本実施形態１に係るレーザ加工装置１００は、図１に示すように、レーザ発振器１０とレーザ光出射ヘッド４０と伝送ファイバ５０と制御部６０と電源７０とコントローラ８０とを備えている。レーザ発振器１０と伝送ファイバ５０でのレーザ光の光路において、レーザ発振器１０よりレーザ光が出射される端部（以下、単に出射端という。）とレーザ発振器１０より伝送ファイバ５０にレーザ光が入射される端部（以下、単に入射端という。）とは筐体１１に収容されている。 (Embodiment 1)
As shown in FIG. 1, the laser processing apparatus 100 according to the first embodiment includes a laser oscillator 10, a laser light emitting head 40, a transmission fiber 50, a control unit 60, a power supply 70, and a controller 80. In the optical path of the laser light in the laser oscillator 10 and the transmission fiber 50, the laser light is incident on the transmission fiber 50 from the end portion (hereinafter, simply referred to as an emission end) from which the laser oscillator 10 emits the laser light. The end portion (hereinafter, simply referred to as the incident end) is housed in the housing 11.

レーザ発振器１０は、複数のレーザ装置２０とビーム結合器１２と集光ユニット１３とを有している。   The laser oscillator 10 has a plurality of laser devices 20, a beam combiner 12, and a condensing unit 13.

レーザ装置２０は、図２に示すように、互いに異なる波長のレーザ光ＬＢ１を発する例えば１０個のレーザモジュール３０と、１０個のレーザモジュール３０からそれぞれ出射されたレーザ光ＬＢ１を結合させて出射するレーザ光学系としての回折格子２２と、回折格子２２により出射されたレーザ光の一部をレーザ光ＬＢ２として透過させる一方、残りを反射光ＬＢ３として反射させる部分透過ミラー２３と、部分透過ミラー２３からの反射光ＬＢ３を受光し、反射光ＬＢ３の光量に応じた出力信号を出力するフォトダイオード２４とを有している。   As shown in FIG. 2, the laser device 20 combines, for example, 10 laser modules 30 that emit laser beams LB1 having different wavelengths with each other and emits the laser beams LB1 emitted from the 10 laser modules 30 respectively. From a diffraction grating 22 as a laser optical system, a partial transmission mirror 23 that transmits a part of the laser light emitted by the diffraction grating 22 as a laser light LB2, and a rest of the laser light is reflected as a reflected light LB3, and a partial transmission mirror 23. And a photodiode 24 which receives the reflected light LB3 and outputs an output signal according to the amount of the reflected light LB3.

各レーザモジュール３０は、図３〜５に示すように、レーザダイオードバー（ＬＤバー）３１を有しており、レーザダイオードバー３１は、並列に配置された複数のエミッタ３１ｂを有する半導体レーザアレイである。言い換えるとレーザダイオードバー３１は、エミッタ３１ｂを有する並列に配置された複数のレーザダイオードからなる半導体レーザアレイである。レーザダイオードバー３１は、平面視矩形状の平板形状をなし、その一方の面には板状の正電極３２が配置され、正電極３２の一方の面が取り付けられている。また、レーザダイオードバー３１の他方の面には、正電極３２よりも広い板状の負電極３３が配置され、負電極３３の一方の面の一部が取り付けられている。レーザダイオードバー３１の一側面が、レーザ光ＬＢ１を出射するレーザ光出射面３１ａを構成している。各電極（正電極３２，負電極３３）には、配線３５が接続され、当該配線３５を介して後述する電源７０から電流（電力）が供給される。なお、一つのレーザダイオードバー３１に含まれるエミッタ３１ｂの個数は、例えば５０個に設定される。各レーザダイオードバー３１には、図６にも示すように、電流調整部としての可変抵抗２１がそれぞれ並列に接続されている。１０個のレーザモジュール３０のレーザダイオードバー３１は、互いに直列に接続されている。   As shown in FIGS. 3 to 5, each laser module 30 has a laser diode bar (LD bar) 31, and the laser diode bar 31 is a semiconductor laser array having a plurality of emitters 31b arranged in parallel. is there. In other words, the laser diode bar 31 is a semiconductor laser array including a plurality of laser diodes arranged in parallel and having an emitter 31b. The laser diode bar 31 has a flat plate shape that is rectangular in a plan view, a plate-shaped positive electrode 32 is disposed on one surface of the laser diode bar 31, and one surface of the positive electrode 32 is attached. Further, a plate-shaped negative electrode 33 wider than the positive electrode 32 is arranged on the other surface of the laser diode bar 31, and a part of one surface of the negative electrode 33 is attached. One side surface of the laser diode bar 31 constitutes a laser light emitting surface 31a for emitting the laser light LB1. A wiring 35 is connected to each electrode (the positive electrode 32 and the negative electrode 33), and a current (electric power) is supplied from a power source 70 described later via the wiring 35. The number of emitters 31b included in one laser diode bar 31 is set to 50, for example. As shown in FIG. 6, each laser diode bar 31 is connected in parallel with a variable resistor 21 as a current adjusting unit. The laser diode bars 31 of the ten laser modules 30 are connected in series with each other.

負電極３３のレーザダイオードバー３１の取付面におけるレーザダイオードバー３１の取り付けられていない領域には、レーザダイオードバー３１の破損度合いとしてレーザダイオードバー３１の近傍の温度を検知する破損検知部としての熱電対３６が取り付けられている。熱電対３６によって検知されるレーザモジュール３０のレーザダイオードバー（ＬＤバー）３１の温度は、図７に示すように、レーザダイオードバー３１に含まれる破損したエミッタである破損エミッタの数に応じた値となる。また、同図に示すように、破損エミッタの数に対する熱電対３６によって検知される温度の変化率は、破損エミッタの数に対するレーザダイオードバー（ＬＤバー）３１の内部温度の変化率に対して低いが、破損エミッタの数が１０個以上あれば、破損エミッタの数が０個の場合に比べ、熱電対３６によって検知される温度が約５℃以上高くなるので、誤差が生じる場合でも、破損エミッタの数が増加したことを認識できる。具体的には、破損エミッタの数が１０個のとき、破損エミッタの数が０個の場合に比べ、熱電対３６によって検知される温度が、図７中符号Ｄで示す温度分高くなる。なお、熱電対３６の取付位置は、レーザダイオードバー３１の内部温度を間接的に検知できる位置（レーザダイオードバー３１の近傍の位置）であればよく、負電極３３のレーザダイオードバー３１の取付面に限定されない。レーザダイオードバー３１の近傍の温度を検知する手段として、熱電対３６に代えて、ＲＴＤ（Resistance Temperature Detector,測温抵抗体）、サーミスタ、ＩＣ(Integrated Circuit)センサ等の他の手段を用いてもよい。また、サーミスタ、ＩＣセンサ等の半導体デバイスをレーザダイオードバーと一体的に形成しても良く、これにより、レーザダイオードバー３１の内部温度を間接的または直接的に検知することができ、検知される温度を、レーザダイオードバー３１の内部温度により近付けることができる。   In a region of the negative electrode 33 where the laser diode bar 31 is not mounted on the mounting surface of the laser diode bar 31, a thermoelectric detector serving as a damage detection unit that detects the temperature in the vicinity of the laser diode bar 31 as the damage degree of the laser diode bar 31. A pair 36 is attached. As shown in FIG. 7, the temperature of the laser diode bar (LD bar) 31 of the laser module 30 detected by the thermocouple 36 is a value corresponding to the number of damaged emitters which are damaged emitters included in the laser diode bar 31. Becomes Further, as shown in the figure, the rate of change of the temperature detected by the thermocouple 36 with respect to the number of damaged emitters is lower than the rate of change of the internal temperature of the laser diode bar (LD bar) 31 with respect to the number of damaged emitters. However, if the number of damaged emitters is 10 or more, the temperature detected by the thermocouple 36 becomes higher by about 5 ° C. or more than when the number of damaged emitters is 0. Therefore, even if an error occurs, the damaged emitters are damaged. You can recognize that the number of has increased. Specifically, when the number of damaged emitters is 10, the temperature detected by the thermocouple 36 is higher than that when the number of damaged emitters is 0 by the temperature indicated by symbol D in FIG. 7. The thermocouple 36 may be attached at any position where the internal temperature of the laser diode bar 31 can be indirectly detected (position near the laser diode bar 31), and the attachment surface of the laser diode bar 31 of the negative electrode 33 may be attached. Not limited to. As a means for detecting the temperature in the vicinity of the laser diode bar 31, other means such as RTD (Resistance Temperature Detector), thermistor, IC (Integrated Circuit) sensor may be used instead of the thermocouple 36. Good. Further, a semiconductor device such as a thermistor or an IC sensor may be integrally formed with the laser diode bar, whereby the internal temperature of the laser diode bar 31 can be detected indirectly or directly. The temperature can be brought closer to the internal temperature of the laser diode bar 31.

ビーム結合器１２は、複数のレーザ装置２０からそれぞれ出射されたレーザ光ＬＢ２（図２参照）を一つのレーザ光ＬＢ４に結合して集光ユニット１３に出射する。   The beam combiner 12 combines the laser light LB2 (see FIG. 2) emitted from each of the plurality of laser devices 20 into one laser light LB4 and emits the laser light LB4 to the condensing unit 13.

集光ユニット１３は、内部に配設された集光レンズ（図示せず）によって、入射されたレーザ光ＬＢ４を集光し、集光されたレーザ光ＬＢ４は、所定の倍率でビーム径が縮小されて伝送ファイバ５０に入射される。また、集光ユニット１３は図示しないコネクタを有し、コネクタには伝送ファイバ５０の入射端が接続されている。   The condensing unit 13 condenses the incident laser beam LB4 by a condensing lens (not shown) provided inside, and the condensed laser beam LB4 has a beam diameter reduced at a predetermined magnification. It is incident on the transmission fiber 50. Further, the light collecting unit 13 has a connector (not shown), and the incident end of the transmission fiber 50 is connected to the connector.

レーザ発振器１０をこのような構成とすることで、レーザ光出力が数ｋＷを超える高出力のレーザ加工装置１００を得ることができる。また、レーザ発振器１０は、後述する電源７０から電流が供給されてレーザ発振を行い、伝送ファイバ５０の入射端に入射されたレーザ光ＬＢ４が伝送ファイバ５０の出射端から出射される。なお、本実施形態では、複数のレーザ装置２０として、４つのレーザ装置２０でレーザ発振器１０を構成しているが、特にこれに限定されない。例えば、１つのレーザ装置２０でレーザ発振器１０を構成し、レーザ装置２０から出力されたレーザ光ＬＢ２をそのまま伝送ファイバ５０に入射させるようにしてもよい。レーザ装置２０の搭載個数は、レーザ加工装置１００に要求される出力仕様や、個々のレーザ装置２０の出力仕様によって適宜変更されうる。   With the laser oscillator 10 having such a configuration, it is possible to obtain the high-power laser processing apparatus 100 in which the laser light output exceeds several kW. Further, the laser oscillator 10 is supplied with a current from a power source 70 described later to perform laser oscillation, and the laser light LB4 incident on the incident end of the transmission fiber 50 is emitted from the emission end of the transmission fiber 50. In the present embodiment, the laser oscillator 10 is composed of four laser devices 20 as the plurality of laser devices 20, but the present invention is not limited to this. For example, the laser oscillator 10 may be configured by one laser device 20, and the laser light LB2 output from the laser device 20 may be directly incident on the transmission fiber 50. The number of laser devices 20 to be mounted can be appropriately changed according to the output specifications required for the laser processing device 100 and the output specifications of the individual laser devices 20.

伝送ファイバ５０は、集光ユニット１３の集光レンズに光学的に結合され、集光レンズを介してレーザ発振器１０から受け取ったレーザ光ＬＢ４をレーザ光出射ヘッド４０に導光する。   The transmission fiber 50 is optically coupled to a condenser lens of the condenser unit 13, and guides the laser light LB4 received from the laser oscillator 10 via the condenser lens to the laser light emitting head 40.

レーザ光出射ヘッド４０は、伝送ファイバ５０で導光されたレーザ光ＬＢ４を外部に向けて照射する。例えば、図１に示すレーザ加工装置１００では、所定の位置に配置された加工対象物であるワークＷに向けて、レーザ光出射ヘッド４０によりレーザ光ＬＢ４を出射する。このようにすることで、ワークＷがレーザ加工される。   The laser light emitting head 40 emits the laser light LB4 guided by the transmission fiber 50 toward the outside. For example, in the laser processing apparatus 100 shown in FIG. 1, the laser light emitting head 40 emits the laser light LB4 toward the workpiece W, which is the object to be processed and is placed at a predetermined position. By doing so, the work W is laser-processed.

制御部６０は、レーザ発振器１０のレーザ発振を制御する。具体的には、レーザ発振器１０に接続された電源７０に対して出力電流、出力電圧、レーザ出力やオン時間等の制御信号を供給することにより、各々のレーザ装置２０のレーザ発振制御を行う。また、制御部６０は、複数の熱電対３６の検知結果に基づいて、電源７０に指令電流値を出力するとともに、可変抵抗２１の抵抗値を制御する。制御部６０による制御の詳細については、後述する。   The control unit 60 controls the laser oscillation of the laser oscillator 10. Specifically, the laser oscillation control of each laser device 20 is performed by supplying a control signal such as an output current, an output voltage, a laser output and an ON time to a power supply 70 connected to the laser oscillator 10. Further, the control unit 60 outputs a command current value to the power source 70 and controls the resistance value of the variable resistor 21 based on the detection results of the plurality of thermocouples 36. Details of control by the control unit 60 will be described later.

電源７０は、制御部６０により出力された指令電流値に基づいて、レーザ発振を行うための電流（出力電流）を複数のレーザ装置２０のそれぞれに対して供給する。   The power supply 70 supplies a current (output current) for performing laser oscillation to each of the plurality of laser devices 20, based on the command current value output by the control unit 60.

操作装置としてのコントローラ８０は、レーザ出力の目標値を示す入力をユーザから受け付け、当該所望のレーザ出力を示す指令信号を制御部６０に出力する。   The controller 80 as an operating device receives an input indicating the target value of the laser output from the user and outputs a command signal indicating the desired laser output to the control unit 60.

以下、制御部６０が、１つのレーザ装置２０に供給する電流と、当該レーザ装置２０に含まれる１０個の可変抵抗２１の可変抵抗値とを制御する動作について、図８を参照して説明する。   Hereinafter, the operation of the control unit 60 controlling the current supplied to one laser device 20 and the variable resistance values of the ten variable resistors 21 included in the laser device 20 will be described with reference to FIG. 8. .

まず、Ｓ１０１において、コントローラ８０が、レーザ出力の目標値を示す入力をユーザから受け付け、当該目標値を示す指令信号を制御部６０に出力する。制御部６０は、レーザ装置２０の各レーザダイオードバー（各ＬＤバー）３１に流れる電流が、前記レーザ出力の目標値に応じた初期値となるように、電源７０の供給電流を制御する。言い換えると、電流の初期値は、すべてのレーザダイオードバー３１が正常に動作する状態で、レーザ光ＬＢ２のレーザ出力が目標値となるときの電流値である。これにより、レーザ発振が開始される。   First, in S101, the controller 80 receives an input indicating the target value of the laser output from the user, and outputs a command signal indicating the target value to the control unit 60. The control unit 60 controls the supply current of the power supply 70 so that the current flowing through each laser diode bar (each LD bar) 31 of the laser device 20 becomes an initial value according to the target value of the laser output. In other words, the initial value of the current is the current value when the laser output of the laser beam LB2 reaches the target value in the state where all the laser diode bars 31 are operating normally. As a result, laser oscillation is started.

次に、Ｓ１０２において、制御部６０は、フォトダイオード２４の出力信号に基づいて、制御対象のレーザ装置２０により出射されるレーザ光ＬＢ２のレーザ出力が所定の目標値となるように、電源７０に出力する指令電流値を生成するフィードバック制御を行い、電源７０が出力する電流値の制御を行う。   Next, in S102, the control unit 60 controls the power supply 70 so that the laser output of the laser beam LB2 emitted by the laser device 20 to be controlled reaches a predetermined target value based on the output signal of the photodiode 24. Feedback control is performed to generate a command current value to be output, and the current value output from the power supply 70 is controlled.

次に、Ｓ１０３において、制御部６０は、レーザ発振を終了する条件が満たされたか否かを判定し、満たされた場合には処理を終了し、満たされていない場合には、Ｓ１０４に進む。レーザ発振を終了する条件とは、例えば、コントローラ８０が終了指示をユーザから受け付けること、制御部６０が所定のレーザ加工が終了したと判定すること等である。   Next, in S103, the control unit 60 determines whether or not the condition for ending the laser oscillation is satisfied. If satisfied, the process ends, and if not satisfied, the process proceeds to S104. The conditions for ending the laser oscillation are, for example, that the controller 80 receives an end instruction from the user, that the control unit 60 determines that the predetermined laser processing has ended, and the like.

Ｓ１０４では、制御部６０は、制御対象のレーザ装置２０に含まれる１０個のレーザモジュール３０の熱電対３６の検知結果を受信し、１０個の熱電対３６より検知された温度の平均値を算出する。これにより複数のレーザモジュール３０の各熱電対３６に検出された温度の平均値を、レーザダイオードバー３１がそれぞれ含まれる複数のレーザモジュール３０の温度の平均値として算出する。言い換えると、各熱電対３６に検出された温度の平均値を複数のレーザダイオードバー３１の温度の平均値として算出する。   In S104, the control unit 60 receives the detection results of the thermocouples 36 of the ten laser modules 30 included in the laser device 20 to be controlled, and calculates the average value of the temperatures detected by the ten thermocouples 36. To do. Thus, the average value of the temperatures detected by the thermocouples 36 of the plurality of laser modules 30 is calculated as the average value of the temperatures of the plurality of laser modules 30 each including the laser diode bar 31. In other words, the average value of the temperatures detected by each thermocouple 36 is calculated as the average value of the temperatures of the plurality of laser diode bars 31.

次に、Ｓ１０５において、制御部６０は、Ｓ１０４において算出された平均値よりも高い所定値として、例えば５℃分高い値を基準値とし、熱電対３６により検知される温度が当該基準値よりも高いレーザモジュール３０に含まれるレーザダイオードバー３１を、不良レーザダイオードバー（不良ＬＤバー）として特定する。言い替えると、エミッタ等が破損することにより、当該基準値よりも温度が高くなった不良状態のレーザダイオードバー３１を、不良レーザダイオードバーとして特定する特定処理を実行する。不良レーザダイオードバーが存在する場合にはＳ１０６に進み、不良レーザダイオードバーが存在しない場合には、Ｓ１０２に戻る。   Next, in S105, the control unit 60 sets, as a predetermined value higher than the average value calculated in S104, a value higher by 5 ° C. as a reference value, and the temperature detected by the thermocouple 36 is higher than the reference value. The laser diode bar 31 included in the high laser module 30 is identified as a defective laser diode bar (defective LD bar). In other words, a specific process of specifying the defective laser diode bar 31 whose temperature becomes higher than the reference value due to the damage of the emitter or the like as the defective laser diode bar is executed. If the defective laser diode bar exists, the process proceeds to S106, and if the defective laser diode bar does not exist, the process returns to S102.

Ｓ１０６では、制御部６０は、不良レーザダイオードバーを含むレーザモジュール３０の熱電対３６に検知される温度が、Ｓ１０４で算出した平均値を下回るまで、Ｓ１０５で特定された不良レーザダイオードバーに並列に接続された可変抵抗２１（図６参照）の抵抗値を下げることにより、並列に接続された可変抵抗２１の側に流れる電流を相対的に増加させ、不良レーザダイオードバーに流れる電流を低減する低減処理を実行する。そして、Ｓ１０７に進む。   In S106, the control unit 60 is arranged in parallel with the defective laser diode bar specified in S105 until the temperature detected by the thermocouple 36 of the laser module 30 including the defective laser diode bar falls below the average value calculated in S104. By reducing the resistance value of the connected variable resistor 21 (see FIG. 6), the current flowing through the variable resistor 21 connected in parallel is relatively increased and the current flowing through the defective laser diode bar is reduced. Execute the process. Then, the process proceeds to S107.

Ｓ１０７では、制御部６０は、フォトダイオード２４の出力信号に基づいて、制御対象のレーザ装置２０により出射されるレーザ光ＬＢ２のレーザ出力が所定の目標値となるように電源７０に出力する指令電流値を生成するフィードバック制御（電源制御）を実行し、電源７０が出力する電流値の制御を行う。そして、Ｓ１０８に進む。   In S107, the control unit 60 outputs a command current based on the output signal of the photodiode 24 to the power supply 70 so that the laser output of the laser light LB2 emitted by the laser device 20 to be controlled reaches a predetermined target value. Feedback control (power supply control) for generating a value is executed to control the current value output from the power supply 70. Then, the process proceeds to S108.

Ｓ１０８では、制御部６０は、不良レーザダイオードバーを含むレーザモジュール３０の熱電対３６に検知される温度が、Ｓ１０４で算出した温度の平均値を下回っているか否かを判定し、平均値を下回っている場合にはＳ１０２に戻る一方、下回っていない場合にはＳ１０６に戻る。   In S108, the control unit 60 determines whether the temperature detected by the thermocouple 36 of the laser module 30 including the defective laser diode bar is lower than the average value of the temperatures calculated in S104, and is lower than the average value. If so, the process returns to S102, while if not lower, the process returns to S106.

このように、Ｓ１０６〜Ｓ１０８において、不良レーザダイオードバーを含むレーザモジュール３０の熱電対３６に検知される温度を、Ｓ１０４で算出した平均値よりも低くするので、不良レーザダイオードバーの寿命を、不良レーザダイオードバーではない、言い換えると不良状態ではなく正常状態であるレーザダイオードバー３１の寿命に近付けることができる。   In this way, in S106 to S108, the temperature detected by the thermocouple 36 of the laser module 30 including the defective laser diode bar is set lower than the average value calculated in S104, so that the life of the defective laser diode bar is defective. The life of the laser diode bar 31, which is not the laser diode bar, in other words, the normal state rather than the defective state, can be approached.

図９に示すように、レーザダイオードバー３１のエミッタ３１ｂに流れる電流が大きくなる程、エミッタ３１ｂの温度は高くなる。したがって、図１０に示すように、レーザダイオードバー（ＬＤバー）３１に流れる電流が大きくなる程、熱電対３６により検知される温度は高くなる。また、図１０に示すように、レーザダイオードバー３１に含まれる破損エミッタの数が多いほど、熱電対３６により検知されるレーザダイオードバー（ＬＤバー）３１の温度は高くなり、レーザダイオードバー３１の寿命は短くなる。   As shown in FIG. 9, as the current flowing through the emitter 31b of the laser diode bar 31 increases, the temperature of the emitter 31b increases. Therefore, as shown in FIG. 10, the larger the current flowing through the laser diode bar (LD bar) 31, the higher the temperature detected by the thermocouple 36. Further, as shown in FIG. 10, as the number of damaged emitters included in the laser diode bar 31 increases, the temperature of the laser diode bar (LD bar) 31 detected by the thermocouple 36 increases and the laser diode bar 31 has a higher temperature. The life is shortened.

本実施形態１によれば、不良レーザダイオードバーを特定する特定処理後、不良レーザダイオードバーに流れる電流を低減させるので、不良レーザダイオードバーに含まれるエミッタ３１ｂの温度上昇を相対的に抑制できる。したがって、不良レーザダイオードバーに含まれるエミッタ３１ｂの温度上昇による劣化を抑制し、不良レーザダイオードバーの寿命を長くできる。   According to the first embodiment, since the current flowing through the defective laser diode bar is reduced after the specifying process for specifying the defective laser diode bar, it is possible to relatively suppress the temperature rise of the emitter 31b included in the defective laser diode bar. Therefore, the deterioration of the emitter 31b included in the defective laser diode bar due to the temperature rise can be suppressed, and the life of the defective laser diode bar can be extended.

また、各レーザダイオードバー３１に並列接続された可変抵抗２１を制御することにより、各レーザダイオードバー３１に流れる電流を調整でき、レーザダイオードバー３１毎に個別に電源を設ける必要がないので、レーザ装置２０を小型化できる。   Further, by controlling the variable resistor 21 connected in parallel to each laser diode bar 31, the current flowing through each laser diode bar 31 can be adjusted, and it is not necessary to provide a power source for each laser diode bar 31 individually. The device 20 can be miniaturized.

また、レーザダイオードバー３１近傍の温度をレーザダイオードバー３１の破損度合いとして検知するので、レーザダイオードバー３１により出射されるレーザ光ＬＢ１の一部を反射させてその反射光の光量に基づいて破損度合いを検知するようにした場合に比べ、レーザ光ＬＢ１の光路上にレーザ光ＬＢ１を反射させる手段を設けることによるレーザ光ＬＢ１への悪影響がない分、レーザ光ＬＢ１の品質を高めることができる。   Further, since the temperature in the vicinity of the laser diode bar 31 is detected as the degree of damage to the laser diode bar 31, a part of the laser beam LB1 emitted by the laser diode bar 31 is reflected and the degree of damage is based on the amount of the reflected light. As compared with the case where the laser beam LB1 is detected, the quality of the laser beam LB1 can be improved because the laser beam LB1 is not adversely affected by providing the means for reflecting the laser beam LB1 on the optical path of the laser beam LB1.

また、１０個のレーザモジュール３０の各熱電対３６より検知された温度の平均値に基づいて算出した基準値を使用して不良レーザダイオードバーを特定するので、外気温の上昇や通常の経年劣化に起因して熱電対３６によって検知される温度が全体的に高くなった場合でも、不良レーザダイオードバーを適切に特定できる。また、予め基準値を設定しなくてよいので、ユーザの手間を削減できる。   Further, since the defective laser diode bar is specified by using the reference value calculated based on the average value of the temperatures detected by the thermocouples 36 of the ten laser modules 30, the rise of the outside temperature and the normal deterioration over time are caused. Even if the temperature detected by the thermocouple 36 is increased due to the above, the defective laser diode bar can be properly identified. Moreover, since it is not necessary to set the reference value in advance, the user's labor can be reduced.

（実施形態２）
図１１は、本発明の実施形態２に係る制御部６０の動作を示す。本実施形態２では、実施形態１における複数のレーザモジュール３０の温度の平均値を算出するＳ１０４の処理（図８参照）に代えて、Ｓ２０１の処理を実行する。 (Embodiment 2)
FIG. 11 shows the operation of the control unit 60 according to the second embodiment of the present invention. In the second embodiment, the process of S201 is executed instead of the process of S104 (see FIG. 8) for calculating the average value of the temperatures of the plurality of laser modules 30 in the first embodiment.

Ｓ２０１では、制御部６０は、熱電対３６により検知される温度が予め設定された基準値よりも高いレーザモジュール３０のレーザダイオードバー（ＬＤバー）３１を、不良レーザダイオードバーとして特定する特定処理を実行する。温度の基準値は、正常なレーザダイオードバー３１に、その時の指令電流値の電流を流したときに熱電対３６により検知される温度に予め設定される。不良レーザダイオードバーが存在する場合には、Ｓ２０２に進み、不良レーザダイオードバーが存在しない場合には、Ｓ１０２に戻る。   In S201, the control unit 60 performs a specific process of specifying the laser diode bar (LD bar) 31 of the laser module 30 whose temperature detected by the thermocouple 36 is higher than a preset reference value as a defective laser diode bar. Run. The reference value of the temperature is preset to the temperature detected by the thermocouple 36 when a current of the command current value at that time is passed through the normal laser diode bar 31. When the defective laser diode bar exists, the process proceeds to S202, and when the defective laser diode bar does not exist, the process returns to S102.

Ｓ２０２では、制御部６０は、レーザダイオードバー３１の温度として、不良レーザダイオードバーを含むレーザモジュール３０の熱電対３６に検知される温度と、その時の指令電流値に対応する温度である前記基準値との差に基づいて、不良レーザダイオードバーに含まれる破損エミッタの数を推定する。破損エミッタの数は、熱電対３６に検知される温度と、指令電流値に対応する温度である前記基準値との差と、破損エミッタの数との組合せを示すリストを制御部６０が予め記憶しておき、そのとき熱電対３６に検知された温度と、指令電流値に対応する温度である前記基準値との差に基づいて、当該リストを参照することにより推定できる。   In S202, the control unit 60, as the temperature of the laser diode bar 31, the temperature detected by the thermocouple 36 of the laser module 30 including the defective laser diode bar, and the reference value that is the temperature corresponding to the command current value at that time. Estimate the number of damaged emitters contained in the defective laser diode bar based on the difference between and. As the number of damaged emitters, the control unit 60 stores in advance a list indicating a combination of the number of damaged emitters and the difference between the temperature detected by the thermocouple 36 and the reference value that is the temperature corresponding to the command current value. It can be estimated by referring to the list based on the difference between the temperature detected by the thermocouple 36 at that time and the reference value which is the temperature corresponding to the command current value.

そして、推定した破損エミッタの数とその時の指令電流値とに基づいて、不良レーザダイオードバーに並列に接続された可変抵抗２１の変更後の抵抗値を決定し、決定した抵抗値に可変抵抗２１の抵抗値を変更する(可変抵抗２１の制御)。これにより、不良レーザダイオードバーに並列に接続された可変抵抗２１（図６参照）の抵抗値を下げることにより、可変抵抗２１の側に流れる電流を相対的に増加させ、不良レーザダイオードバーに流れる電流を低減させて、不良レーザダイオードバーに含まれるエミッタ３１ｂの温度上昇による劣化を抑制し、不良レーザダイオードバーの寿命を長くすることが出来る。   Then, based on the estimated number of damaged emitters and the command current value at that time, the changed resistance value of the variable resistance 21 connected in parallel to the defective laser diode bar is determined, and the variable resistance 21 is set to the determined resistance value. The resistance value of is changed (control of the variable resistor 21). As a result, the resistance value of the variable resistor 21 (see FIG. 6) connected in parallel to the defective laser diode bar is decreased, so that the current flowing on the variable resistor 21 side is relatively increased and the current flows to the defective laser diode bar. By reducing the current, it is possible to suppress the deterioration of the emitter 31b included in the defective laser diode bar due to the temperature rise, and prolong the life of the defective laser diode bar.

ここで、変更する不良レーザダイオードバーの可変抵抗２１の抵抗値は、破損エミッタの数及び指令電流値と抵抗値との組合せを示すリストを制御部６０が予め記憶しておき、推定した破損エミッタの数とその時の指令電流値とに基づいて、当該リストを参照することにより決定できる。その後、Ｓ１０２に戻る。   Here, for the resistance value of the variable resistor 21 of the defective laser diode bar to be changed, the control unit 60 stores in advance a list indicating the number of damaged emitters and the combination of the command current value and the resistance value, and estimates the damaged emitters. Can be determined by referring to the list on the basis of the number and the command current value at that time. Then, the process returns to S102.

その他のレーザ加工装置１００の構成及び動作は、実施形態１と同じであるので、同一の構成には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。   Since the other configurations and operations of the laser processing apparatus 100 are the same as those of the first embodiment, the same components are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

したがって、本実施形態２によれば、不良レーザダイオードバーを特定する際、複数の熱電対３６より検知された温度の平均値を算出する処理が実行されないので、不良レーザダイオードバーの特定処理の高速化が可能になる。   Therefore, according to the second embodiment, when the defective laser diode bar is specified, the process of calculating the average value of the temperatures detected by the plurality of thermocouples 36 is not executed, so that the process of specifying the defective laser diode bar is performed at high speed. Becomes possible.

以下、本発明の実施例及び比較例について説明する。   Hereinafter, examples and comparative examples of the present invention will be described.

実施例及び比較例では、レーザ光ＬＢ２のレーザ出力の目標値を１０００Ｗ（＝ＷＧ）に設定し、１０個の各レーザダイオードバー３１にそれぞれ流れる電流の初期値を１５０Ａ（＝Ｉｂ）とした。また、ここで１０個のレーザダイオードバー３１を有するレーザ装置２０が出射するレーザ光ＬＢ２のレーザ出力が１０００Ｗであり、かつ１個当たり１００Ｗの出力を行う各レーザダイオードバー３１に流れる電流が１５０Ａであるときの１つのエミッタ３１ｂの温度を６０℃（＝Ｔ１）とした（図９参照）。また、各レーザダイオードバー３１は、それぞれ５０個のエミッタ３１ｂを有するものとする。なお、例えばレーザダイオードバー３１内のすべてのエミッタ３１ｂが同じ温度の場合、エミッタ温度はレーザダイオードバー（ＬＤバー）３１の内部温度に相当する。また、寿命は、レーザダイオードバー３１を定格発振させる電流値が初期値（１５０Ａ）から経時変化等により２０％増加して１８０Ａとなるまでの時間と定義し、例えば不良レーザダイオードバーが発生しない場合の寿命時間Ｌは１０００００時間とする（図１２参照）。 In the example and the comparative example, the target value of the laser output of the laser beam LB2 was set to 1000 W (= WG), and the initial value of the current flowing through each of the 10 laser diode bars 31 was set to 150 A (= Ib). Further, here, the laser output of the laser beam LB2 emitted by the laser device 20 having the ten laser diode bars 31 is 1000 W, and the current flowing through each laser diode bar 31 that outputs 100 W is 150 A. The temperature of one emitter 31b at a certain time was set to 60 ° C. (= T 1 ) (see FIG. 9). Further, each laser diode bar 31 has 50 emitters 31b. Note that, for example, when all the emitters 31b in the laser diode bar 31 have the same temperature, the emitter temperature corresponds to the internal temperature of the laser diode bar (LD bar) 31. In addition, the life is defined as the time until the current value for oscillating the laser diode bar 31 at the rated value increases from the initial value (150 A) by 20% to 180 A due to a change with time or the like. The life time L is 100,000 hours (see FIG. 12).

レーザダイオードバー３１によってレーザ光が発振されることにより出射されるのは、２０Ａ（＝Ｉａ）以上の電流が流れるときで、レーザダイオードバー３１に２０Ａ（＝Ｉａ）の電流を流す際に必要な電圧は、１２．２Ｖ（＝Ｖａ）、レーザダイオードバー３１に１５０Ａ（＝Ｉｂ）の電流を流す際に必要な電圧は、１６．６７Ｖ（＝Ｖｂ）とする。また、レーザダイオードバー３１の非発振時における温度を２０℃（＝Ｔ０）、エミッタ３１ｂの熱抵抗値αを２０℃／Ｗとする。そして、寿命は、熱電対３６に検知される温度が１０℃上昇すると半減するという、いわゆる１０℃半減則に従うと仮定して算出する。（言い換えると、検出される温度が１０℃下がると寿命が２倍に伸びるという、いわゆる１０℃２倍則として算出しても良い。）また、例えばレーザダイオードバー３１に１００Ｗのレーザ光を出射させるために必要な電流値の所定値が例えば初期値としての１５０Ａから１Ａ上昇して１５１Ａとなるまでの時間をＬ１＝７５８４時間とする。言い換えると、１つのレーザダイオードバー３１は、１５０Ａの電流値で、１００Ｗのレーザ光を出射させることができるが、７５８４時間経過すると、経時変化等による劣化により、１００Ｗのレーザ光を出射させるために必要な電流値が１Ａ上昇して１５１Ａになる。 The laser beam emitted by the laser diode bar 31 is emitted when a current of 20 A (= Ia) or more flows, which is necessary when a current of 20 A (= Ia) is passed through the laser diode bar 31. The voltage is 12.2 V (= Va), and the voltage required to flow a current of 150 A (= Ib) through the laser diode bar 31 is 16.67 V (= Vb). The temperature of the laser diode bar 31 when not oscillating is 20 ° C. (= T 0 ), and the thermal resistance value α of the emitter 31 b is 20 ° C./W. Then, the life is calculated on the assumption that the life is halved when the temperature detected by the thermocouple 36 increases by 10 ° C., that is, according to a so-called 10 ° C. half rule. (In other words, it may be calculated as a so-called double rule of 10 ° C., in which the life is doubled when the detected temperature is lowered by 10 ° C.) Further, for example, the laser diode bar 31 is made to emit a laser beam of 100 W. The time required for the predetermined value of the current value necessary for this to increase from 1A by 1A to 151A, for example, is set to L 1 = 7584 hours. In other words, one laser diode bar 31 can emit 100 W of laser light at a current value of 150 A, but after 7584 hours have passed, in order to emit 100 W of laser light due to deterioration due to aging or the like. The required current value increases by 1A to 151A.

各レーザダイオードバー３１に１００Ｗのレーザ出力のレーザ光を出射させるために必要な電流値が所定値Ｉとする場合の寿命の時間ＬＩ（式５参照）は以下のように算出できる。 When the current value required to emit a laser beam having a laser output of 100 W to each laser diode bar 31 is a predetermined value I, the life time L I (see Formula 5) can be calculated as follows.

まず、電流値がＩのときの注入電力ＷＩを（式１）により算出する。   First, the injection power WI when the current value is I is calculated by (Equation 1).

ＷＩ＝Ｉ×｛（Ｉ−Ｉａ）×（Ｖｂ−Ｖａ）／（Ｉｂ−Ｉａ）＋Ｖａ｝ ・・・（式１）
ここで、各レーザダイオードバー３１において、Ｉは、所定（１００Ｗ）のレーザ出力のレーザ光を出射させるために必要な電流値の所定値であり、Ｉａは、レーザ光の発振が開始される電流値（２０Ａ）であり、Ｉｂは、所定（１００Ｗ）のレーザ出力で定格発振させる電流値の初期値（１５０Ａ）であり、Ｖａは、Ｉａ（２０Ａ）の電流を流す際に必要な電圧値（１２．２Ｖ）であり、Ｖｂは、Ｉｂ（１５０Ａ）の電流を流す際に必要な電圧値（１６．６７Ｖ）である。 WI = I × {(I-Ia) × (Vb-Va) / (Ib-Ia) + Va} (Equation 1)
Here, in each laser diode bar 31, I is a predetermined value of a current value required to emit a laser beam having a predetermined (100 W) laser output, and Ia is a current at which oscillation of the laser beam is started. Is a value (20 A), Ib is an initial value (150 A) of a current value for rated oscillation with a laser output of a predetermined (100 W), and Va is a voltage value (current) required to flow a current of Ia (20 A) ( 12.2V), and Vb is a voltage value (16.67V) required when flowing a current of Ib (150A).

次に、電流値がＩのときのレーザ光ＬＢ２のレーザ出力ＷＬを（式２）により算出する。   Next, the laser output WL of the laser beam LB2 when the current value is I is calculated by (Equation 2).

ＷＬ＝（Ｉ−Ｉａ）×ＷＧ／（Ｉｂ−Ｉａ）・・・（式２）
ここで、ＷＧは、レーザ光ＬＢ２のレーザ出力の目標値（１０００Ｗ）である。 WL = (I-Ia) × WG / (Ib-Ia) ... (Formula 2)
Here, WG is a target value (1000 W) of the laser output of the laser beam LB2.

したがって、１つのエミッタ３１ｂに注入される電力（注入電力ＷＩ）から当該エミッタ３１ｂによって出力されるレーザ光のレーザ出力（電流値がＩのときのレーザ光ＬＢ２のレーザ出力ＷＬ）を引いた熱量Ｑ（レーザダイオードバー３１の１つのエミッタ３１ｂ自体にて実際に熱に変換される熱量（Ｗ））は、（式３）により算出できる。   Therefore, the heat quantity Q obtained by subtracting the laser output (laser output WL of the laser light LB2 when the current value is I) of the laser light output from the emitter 31b from the power injected into one emitter 31b (injection power WI). (The amount of heat (W) that is actually converted into heat by one emitter 31b itself of the laser diode bar 31) can be calculated by (Equation 3).

Ｑ＝（ＷＩ−ＷＬ×η／ＷＰＥ）／（５０×１０）・・・（式３）
ここで、ＷＩは、電流値がＩのときの注入電力（Ｗ）であり、ＷＬは、レーザ光ＬＢ２のレーザ出力（Ｗ）であり、ηは、レーザダイオードバー（半導体レーザ）３１の変換効率（％）であり、純粋にレーザダイオードバー３１に加えた電力とレーザダイオードバー３１から取り出せる光出力の比である。ＷＰＥは、ウォールプラグ効率（％）である。なお、ここでのウォールプラグ効率ＷＰＥは、入力する注入電力に対するレーザ加工装置１００又はレーザ発振器１０のレーザ出力（光出力）の割合（比）であり、光学経路でのロス（経路ロス、結合（接続）ロス等）の影響を受けるものであり、言い換えると、光エネルギーに変換できる注入電力の割合である。なおここで、レーザダイオードバー３１の個数は例えば１０個としており、それぞれのレーザダイオードバー３１には５０個のエミッタを有している。 Q = (WI-WL × η / WPE) / (50 × 10) (Equation 3)
Here, WI is the injection power (W) when the current value is I, WL is the laser output (W) of the laser light LB2, and η is the conversion efficiency of the laser diode bar (semiconductor laser) 31. (%), Which is the ratio of the power applied purely to the laser diode bar 31 and the light output that can be extracted from the laser diode bar 31. WPE is wall plug efficiency (%). The wall plug efficiency WPE here is the ratio (ratio) of the laser output (optical output) of the laser processing apparatus 100 or the laser oscillator 10 to the input injection power, and the loss in the optical path (path loss, coupling ( Connection) loss, etc., that is, the ratio of injected power that can be converted into light energy. Here, the number of laser diode bars 31 is, for example, 10, and each laser diode bar 31 has 50 emitters.

そして、エミッタ３１ｂの温度Ｔを（式４）により算出する。   Then, the temperature T of the emitter 31b is calculated by (Equation 4).

Ｔ＝Ｔ０＋Ｑ×α・・・（式４）
ここで、Ｔ０は、レーザダイオードバー３１の非発振時における温度で２０℃とし、αは、エミッタ３１ｂの熱抵抗値で２０℃／Ｗである。 T = T 0 + Q × α (Equation 4)
Here, T 0 is 20 ° C. when the laser diode bar 31 is not oscillated, and α is 20 ° C./W which is the thermal resistance value of the emitter 31 b.

これにより、寿命の時間ＬＩは（式５）により算出できる。 Thereby, the life time L I can be calculated by (Equation 5).

ＬＩ＝ＬＩ−１×２｛（Ｔ１−Ｔ）／１０℃｝・・・（式５）
ここで、ＬＩは、各レーザダイオードバー３１に所定（１００Ｗ）のレーザ出力のレーザ光を出射させるために必要な電流値が所定値Ｉとする場合の寿命の時間であり、Ｔは、エミッタ３１ｂの温度であり、Ｔ１は、１個当たり１００Ｗの出力を行うレーザダイオードバー３１に流れる電流が１５０Ａであるときの１つのエミッタ３１ｂの温度で６０℃である。 L I = L I-1 × 2 {(T1-T) / 10 ° C} (Equation 5)
Here, L I is the life time when the current value required to cause each laser diode bar 31 to emit the laser beam of the predetermined (100 W) laser output is the predetermined value I, and T is the emitter. The temperature is 31b, and T 1 is 60 ° C. at the temperature of one emitter 31b when the current flowing through the laser diode bar 31 that outputs 100 W per piece is 150A.

また 、ＬＩ−１は、各レーザダイオードバー３１に所定（１００Ｗ）のレーザ出力のレーザ光を出射させるために必要な電流値が所定値Ｉ−１（１つ前の電流値であり、例えばＩが１５３ＡならＩ−１は１５２Ａとなる）となる場合の寿命の時間である。例えば、初期値（１５０Ａ）から１Ａ毎に寿命の時間を算出して、寿命上限の上限として設定されている１８０Ａまで順に算出して累積し、不良レーザダイオードバーの寿命変化を求めても良い。   Further, LI-1 is a predetermined value I-1 (current value before one, for example, I is a current value necessary for causing each laser diode bar 31 to emit a laser beam of a predetermined (100 W) laser output. Is 153A, I-1 is 152A). For example, the life time of the defective laser diode bar may be obtained by calculating the life time from the initial value (150 A) for each 1 A and sequentially calculating and accumulating up to 180 A set as the upper limit of the life.

したがって、上述のような計算を、レーザダイオードバー３１より所定（１００Ｗ）のレーザ出力で出射するために必要な電流値の所定値Ｉを１５２Ａから１８０Ａのそれぞれに順に設定して同様に行うことで、前記寿命、すなわちＬ１８０を算出できる。 Therefore, the above-described calculation is similarly performed by setting the predetermined value I of the current value necessary for emitting the laser output of the predetermined (100 W) from the laser diode bar 31 in order from 152A to 180A. , The life, that is, L 180 can be calculated.

＜実施例１＞
１０個のレーザダイオードバー３１に、１個の不良レーザダイオードバーが存在し、当該不良レーザダイオードバーに５個の破損エミッタが含まれる場合に、不良レーザダイオードバーに流す電流を１３７Ａに抑制することで、不良レーザダイオードバーに対応する熱電対３６に検知される温度を、レーザダイオードバー３１が正常に動作する状態で当該レーザダイオードバー３１に初期値（１５０Ａ）の電流を流したときの温度にした（図１０参照）。これにより、不良レーザダイオードバーの劣化の促進を抑制し、不良レーザダイオードバーの寿命を長くできる。このとき、不良レーザダイオードバーにより出射されるレーザ光のレーザ出力は、８１Ｗとなる。したがって、不良レーザダイオードバーが存在しない場合に比べ、残りの９個のレーザダイオードバー３１に出射させるレーザ光のレーザ出力は増大する。レーザモジュール３０全体の寿命は、８７８７０時間となる。 <Example 1>
When one defective laser diode bar exists in ten laser diode bars 31, and the defective laser diode bar includes five damaged emitters, the current flowing through the defective laser diode bar is suppressed to 137A. Then, the temperature detected by the thermocouple 36 corresponding to the defective laser diode bar is set to the temperature at which an initial value (150 A) of current is applied to the laser diode bar 31 in a state where the laser diode bar 31 operates normally. (See FIG. 10). As a result, promotion of deterioration of the defective laser diode bar can be suppressed and the life of the defective laser diode bar can be extended. At this time, the laser output of the laser light emitted by the defective laser diode bar is 81W. Therefore, the laser output of the laser light emitted to the remaining nine laser diode bars 31 increases as compared with the case where no defective laser diode bar exists. The lifetime of the entire laser module 30 is 87870 hours.

＜実施例２＞
１０個のレーザダイオードバー３１に、１個の不良レーザダイオードバーが存在し、当該不良レーザダイオードバーに１０個の破損エミッタが含まれる場合に、不良レーザダイオードバーに流す電流を１２４Ａに抑制することで、不良レーザダイオードバーに対応する熱電対３６に検知される温度を、レーザダイオードバー３１が正常に動作する状態で当該レーザダイオードバー３１に初期値（１５０Ａ）の電流を流したときの温度にした（図１０参照）。また、不良レーザダイオードバーにより出射されるレーザ光のレーザ出力が６４Ｗとなるようにした。このとき、レーザモジュール３０全体の寿命は、８０１３９時間となる。 <Example 2>
When one defective laser diode bar is present in ten laser diode bars 31 and the defective laser diode bar includes ten damaged emitters, the current flowing through the defective laser diode bar is suppressed to 124A. Then, the temperature detected by the thermocouple 36 corresponding to the defective laser diode bar is set to the temperature at which an initial value (150 A) of current is applied to the laser diode bar 31 in a state where the laser diode bar 31 operates normally. (See FIG. 10). Further, the laser output of the laser light emitted by the defective laser diode bar is set to 64W. At this time, the lifetime of the entire laser module 30 is 80139 hours.

＜実施例３＞
１０個のレーザダイオードバー３１に、１個の不良レーザダイオードバーが存在し、当該不良レーザダイオードバーに２０個の破損エミッタが含まれる場合に、不良レーザダイオードバーに流す電流を１０５Ａに抑制することで、不良レーザダイオードバーに対応する熱電対３６に検知される温度を、レーザダイオードバー３１が正常に動作する状態で当該レーザダイオードバー３１に初期値（１５０Ａ）の電流を流したときの温度にした（図１０参照）。また、不良レーザダイオードバーにより出射されるレーザ光のレーザ出力が３９Ｗとなるようにした。このとき、レーザモジュール３０全体の寿命は、６９０３６時間となる。 <Example 3>
When one defective laser diode bar exists in ten laser diode bars 31 and the defective laser diode bar includes 20 damaged emitters, the current flowing through the defective laser diode bar is suppressed to 105A. Then, the temperature detected by the thermocouple 36 corresponding to the defective laser diode bar is set to the temperature at which an initial value (150 A) of current is applied to the laser diode bar 31 in a state where the laser diode bar 31 operates normally. (See FIG. 10). Also, the laser output of the laser light emitted by the defective laser diode bar is set to 39W. At this time, the lifetime of the entire laser module 30 is 69036 hours.

＜実施例４＞
１０個のレーザダイオードバー３１に、１個の不良レーザダイオードバーが存在し、当該不良レーザダイオードバーに３０個の破損エミッタが含まれる場合に、不良レーザダイオードバーに流す電流を９１Ａに抑制することで、不良レーザダイオードバーに対応する熱電対３６に検知される温度を、レーザダイオードバー３１が正常に動作する状態で当該レーザダイオードバー３１に初期値（１５０Ａ）の電流を流したときの温度にした。また、不良レーザダイオードバーにより出射されるレーザ光のレーザ出力が２２Ｗとなるようにした。このとき、レーザモジュール３０全体の寿命は、６１９３７時間となる。 <Example 4>
When one defective laser diode bar exists in ten laser diode bars 31, and the defective laser diode bar includes 30 damaged emitters, the current flowing through the defective laser diode bar is suppressed to 91A. Then, the temperature detected by the thermocouple 36 corresponding to the defective laser diode bar is set to the temperature at which an initial value (150 A) of current is applied to the laser diode bar 31 in a state where the laser diode bar 31 operates normally. did. Also, the laser output of the laser light emitted by the defective laser diode bar is set to 22W. At this time, the lifetime of the entire laser module 30 is 61937 hours.

＜比較例１＞
１０個のレーザダイオードバー３１のうちの１つを、完全に発光させないようにし、残りの９個の各レーザダイオードバー３１により出射されるレーザ光のレーザ出力が１１１Ｗとなるように、残りの９個の各レーザダイオードバー３１に流す電流を１６４Ａにした。このとき、レーザモジュール３０全体の寿命は、４９０００時間となる。 <Comparative Example 1>
One of the 10 laser diode bars 31 is not allowed to emit light completely, and the remaining 9 laser diode bars 31 emit the laser light of 111 W so that the laser output is 111 W. The current passed through each laser diode bar 31 was set to 164A. At this time, the life of the entire laser module 30 is 49000 hours.

＜比較例２＞
１０個のレーザダイオードバー３１に、１個の不良レーザダイオードバーが存在し、当該不良レーザダイオードバーに２０個の破損エミッタが含まれる場合に、不良レーザダイオードバーに流す電流を残りの９個の各レーザダイオードバー３１に流す電流と等しくした。不良レーザダイオードバーの寿命が１３０００時間になると仮定すると、１３０００時間の経過後は、残りの９個の各レーザダイオードバー３１だけが発振を続けるので、レーザモジュール３０全体の寿命は、５７０００時間（１３０００時間＋４４０００時間）よりも短くなる。 <Comparative example 2>
When one defective laser diode bar exists in ten laser diode bars 31 and the defective laser diode bar includes 20 damaged emitters, the current flowing through the defective laser diode bar is set to the remaining nine. The current was made equal to the current passed through each laser diode bar 31. Assuming that the life of the defective laser diode bar is 13,000 hours, only the remaining nine laser diode bars 31 continue to oscillate after 13,000 hours, so the life of the entire laser module 30 is 57,000 hours (13,000 hours). Time + 44000 hours).

実施例１〜４では、比較例１，２に比べ、レーザモジュール３０全体の寿命が長くなった。   In Examples 1 to 4, the lifetime of the entire laser module 30 was longer than in Comparative Examples 1 and 2.

なお、上記実施形態１，２では、１つのレーザ装置２０に含まれるレーザモジュール３０及びレーザダイオードバー３１の数を１０個に設定したが、レーザ装置２０に要求される最大出力やレーザ装置２０の価格等に応じて他の個数に設定してもよい。   In the first and second embodiments, the number of laser modules 30 and laser diode bars 31 included in one laser device 20 is set to 10, but the maximum output required for the laser device 20 and You may set to another number according to a price etc.

また、上記実施形態１，２では、１つのレーザダイオードバー３１に含まれるエミッタ３１ｂの個数を５０個に設定したが、レーザモジュール３０に要求される最大出力やレーザダイオードバー３１の価格等に応じて他の個数に設定してもよい。   Further, in the first and second embodiments, the number of the emitters 31b included in one laser diode bar 31 is set to 50, but depending on the maximum output required for the laser module 30, the price of the laser diode bar 31, and the like. Other numbers may be set.

また、上記実施形態１，２では、可変抵抗２１を電流調整部とし、可変抵抗２１の抵抗値を制御部６０により制御したが、レーザダイオードバー３１毎に電源を設け、これら電源を電流調整部とし、これら電源の供給電流が制御部６０により制御されるようにしてもよい。   In the first and second embodiments, the variable resistor 21 is used as the current adjusting unit and the resistance value of the variable resistor 21 is controlled by the control unit 60. However, a power source is provided for each laser diode bar 31, and these power sources are used as the current adjusting unit. Alternatively, the supply current of these power supplies may be controlled by the control unit 60.

また、上記実施形態１，２では、レーザモジュール３０のレーザダイオードバー３１の近傍の温度を検知する熱電対３６を破損検知部としたが、レーザダイオードバー３１により出射されるレーザ光ＬＢ１の一部を反射させる反射板と、その反射光の光量を検知するフォトダイオードとを設け、フォトダイオードを破損検知部とし、反射光の光量の小ささを破損度合いとしてもよい。   Further, in the above-described first and second embodiments, the thermocouple 36 that detects the temperature in the vicinity of the laser diode bar 31 of the laser module 30 is used as the damage detection unit. However, a part of the laser light LB1 emitted by the laser diode bar 31 It is also possible to provide a reflection plate that reflects light and a photodiode that detects the light amount of the reflected light, use the photodiode as a damage detection unit, and set the small light amount of the reflected light as the damage degree.

また、上記実施形態１のＳ１０８では、不良レーザダイオードバーを含むレーザモジュール３０の熱電対３６に検知される温度が、Ｓ１０４で算出した平均値を下回っているか否かを判定したが、予め設定された設定温度を下回っているか否かを判定するようにしてもよい。そして、不良レーザダイオードバーを含むレーザモジュール３０の熱電対３６に検知される温度が、設定温度を下回っている場合にはＳ１０２に戻る一方、下回っていない場合にはＳ１０６に進むようにしてもよい。設定温度は、例えば、レーザダイオードバー３１の内部温度（ＬＤバーの内部温度）が６０℃になるときに熱電対３６により検知される温度（レーザダイオードバー３１の温度としてのレーザダイオードバー３１の近傍の温度、例えば、３５℃）以下に設定される（図７参照）。   Further, in S108 of the first embodiment, it is determined whether or not the temperature detected by the thermocouple 36 of the laser module 30 including the defective laser diode bar is lower than the average value calculated in S104. Alternatively, it may be determined whether or not the temperature is below the set temperature. If the temperature detected by the thermocouple 36 of the laser module 30 including the defective laser diode bar is lower than the set temperature, the process may return to S102, and if not, the process may proceed to S106. The set temperature is, for example, the temperature detected by the thermocouple 36 when the internal temperature of the laser diode bar 31 (internal temperature of the LD bar) reaches 60 ° C. (near the laser diode bar 31 as the temperature of the laser diode bar 31. Temperature (for example, 35 ° C.) or lower (see FIG. 7).

また、上記実施形態１（図８参照）のＳ１０８では、不良レーザダイオードバーを含むレーザモジュール３０の熱電対３６に検知される温度が、Ｓ１０４で算出した平均値を下回っているか否かを判定したが、Ｓ１０４で算出した平均値を所定値以上下回っているか否かを判定するようにしてもよい。   In S108 of the first embodiment (see FIG. 8), it is determined whether or not the temperature detected by the thermocouple 36 of the laser module 30 including the defective laser diode bar is lower than the average value calculated in S104. However, it may be determined whether or not the average value calculated in S104 is lower than a predetermined value.

また、上記実施形態１において、Ｓ１０５の特定処理に代えて、実施形態２（図１１参照）のＳ２０１の特定処理を実行してもよい。かかる場合でも、Ｓ１０８において、不良レーザダイオードバーを含むレーザモジュール３０の熱電対３６に検知される温度が、予め設定された設定温度を下回っているか否かを判定するようにしてもよい。   Further, in the first embodiment, the specifying process of S201 of the second embodiment (see FIG. 11) may be executed instead of the specifying process of S105. Even in such a case, in S108, it may be determined whether or not the temperature detected by the thermocouple 36 of the laser module 30 including the defective laser diode bar is lower than a preset temperature.

本発明は、複数のエミッタを有する複数のレーザダイオードバーと、前記複数のレーザダイオードバーにより出射されたレーザ光を結合させて出射するレーザ光学系とを備えたレーザ装置として有用である。   INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a laser device including a plurality of laser diode bars having a plurality of emitters, and a laser optical system that combines and emits laser beams emitted by the plurality of laser diode bars.

２０ レーザ装置
２２ 回折格子（レーザ光学系）
２１ 可変抵抗（電流調整部）
３１ レーザダイオードバー
３１ｂ エミッタ
３６ 熱電対（破損検知部）
６０ 制御部
７０ 電源 20 laser device 22 diffraction grating (laser optical system)
21 Variable resistance (current adjuster)
31 Laser diode bar 31b Emitter 36 Thermocouple (damage detector)
60 control unit 70 power supply

Claims (6)

複数のエミッタを有する複数のレーザダイオードバーと、
前記複数のレーザダイオードバーにより出射されたレーザ光を結合させて出射するレーザ光学系とを備えたレーザ装置であって、
前記複数のレーザダイオードバーに電流を供給する電源と、
前記各レーザダイオードバーに流れる電流を調整する電流調整部と、
前記各レーザダイオードバーの破損度合いを検知する破損検知部と、
前記破損検知部により検知された破損度合いが基準値よりも大きいレーザダイオードバーを不良レーザダイオードバーとして特定する特定処理、前記特定処理により特定された不良レーザダイオードバーに流れる電流を前記電流調整部の制御により低減させる低減処理、及び前記レーザ光学系により出射されるレーザ光のレーザ出力が所定の目標値となるように前記電源を制御する電源制御を実行する制御部とを備えていることを特徴とするレーザ装置。 A plurality of laser diode bars having a plurality of emitters;
A laser device comprising: a laser optical system that combines and emits laser light emitted by the plurality of laser diode bars,
A power supply for supplying current to the plurality of laser diode bars,
A current adjusting unit for adjusting the current flowing through each of the laser diode bars,
A damage detection unit that detects the damage degree of each laser diode bar,
A specific process of specifying a laser diode bar whose damage degree detected by the damage detection unit is larger than a reference value as a defective laser diode bar, and a current flowing through the defective laser diode bar specified by the specifying process of the current adjusting unit. And a control unit that executes power supply control for controlling the power supply so that the laser output of the laser light emitted by the laser optical system reaches a predetermined target value. And laser equipment. 請求項１に記載のレーザ装置において、
前記電流調整部は、前記各レーザダイオードバーに並列に接続された可変抵抗であることを特徴とするレーザ装置。 The laser device according to claim 1,
The laser device, wherein the current adjusting unit is a variable resistor connected in parallel to each of the laser diode bars. 請求項１又は２に記載のレーザ装置において、
前記破損検知部により検知される破損度合いは、前記各レーザダイオードバー近傍の温度であることを特徴とするレーザ装置。 The laser device according to claim 1 or 2,
The degree of damage detected by the damage detector is a temperature near each of the laser diode bars. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ装置において、
前記基準値は、前記複数のレーザダイオードバーの破損度合いの平均値よりも所定値分高い値であることを特徴とするレーザ装置。 The laser device according to any one of claims 1 to 3,
The laser device, wherein the reference value is a value higher by a predetermined value than an average value of damage degrees of the plurality of laser diode bars. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のレーザ装置において、
前記低減処理は、前記特定処理により特定された不良レーザダイオードバーの破損度合いが、前記複数のレーザダイオードバーの破損度合いの平均値を下回るまで、前記不良レーザダイオードバーに流れる電流を低減させるものであることを特徴とするレーザ装置。 The laser device according to any one of claims 1 to 4,
The reduction process is to reduce the current flowing through the defective laser diode bar until the damage degree of the defective laser diode bar specified by the specifying process falls below the average value of the damage degrees of the plurality of laser diode bars. A laser device characterized by the above. 請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ装置において、
前記基準値は、予め設定された値であり、
前記低減処理における前記電流調整部の制御は、前記特定処理により特定された不良レーザダイオードバーの破損度合いと、前記基準値との差に基づいて行われることを特徴とするレーザ装置。 The laser device according to any one of claims 1 to 3,
The reference value is a preset value,
The laser device, wherein the control of the current adjusting unit in the reducing process is performed based on a difference between the degree of damage to the defective laser diode bar identified by the identifying process and the reference value.
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