JP2009182193A - レーザ加工装置 - Google Patents

Abstract

【課題】設置状態に変化があった場合においてでも、加工ムラの発生を招くことなく、予め設定された所望のレーザ出力を得ることのできるレーザ加工装置を提供すること。
【解決手段】メモリ９には、そのレーザ発振器２から出力されるべきレーザ光Ｌｏの出力レベルとして、予め設定された基準レベルＰｓが記憶される。また、ヘッドユニット３内には、レーザ発振器２から出射されるレーザ光Ｌｏの実際の出力レベルを検出するための出力モニタ２１が設けられる。ＣＰＵ８は、電源投入時、駆動回路５を制御することにより、設定された基準レベルＰｓに、出力モニタ２１の検出信号Ｓｄに基づき検出される実際のレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄが一致するよう、励起用光源４に通電する電流を調整する。そして、その調整された電流の値を所定電流Ｉｐの値として再設定し、以降は、当該再設定された後の所定電流Ｉｐの通電により励起用光源４を駆動する。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーザ加工装置に関するものである。

従来、励起用光源から出力される励起光をレーザ媒質に照射し該レーザ媒質により増幅されたレーザ光を出射するレーザ発振器を備えたレーザ加工装置がある。そして、このようなレーザ加工装置の中には、そのレーザ発振器を収容されたヘッドユニットと、励起用光源や駆動回路等が収容されたコントロールユニットと、これらヘッドユニットとコントロールユニットとを接続し励起用光源から出力された励起光をレーザ媒質に導く光ファイバとを備えて構成されるものがある。

こうした所謂ヘッド分割型の構成を採用することにより、その小型化とレイアウト自由度の向上を図ることができる。更に、レーザ発振器をヘッドユニット側に設けることで、光ファイバを介して伝送されるレーザ光の出力を小さく抑えることができる。その結果、ファイバコストの抑制を図ることが可能になるとともに、光ファイバ内における伝播損失、及びラマン散乱による副波長レーザの発生を抑制することができる等、様々な利点を享受することができる。

しかしながら、こうした数多くの利点を有する一方、ヘッド分割型のレーザ加工装置には、そのレイアウト自由度が高いがゆえの課題もある。
即ち、光ファイバを介して伝送される光量は、当該光ファイバの屈曲状態が変化することにより僅かながら変化する。そのため、上記のように光ファイバを介して励起光を伝送する構成では、その屈曲状態の変化に伴いレーザ発振器（レーザ媒質）に導入される励起光の光量が変動し、結果として、最終的なレーザ出力が変わってしまう可能性がある。従って、このような構成を有するレーザ加工装置においては、光ファイバの屈曲状態が安定的に固定された状態において、そのレーザ出力を設定し、及び当該装置を使用することが望ましい。

ところが、ヘッド分割型のレーザ加工装置の場合、その設置後においても、比較的容易にヘッドユニット及びコントロールユニットの配置、並びに光ファイバの取り回しを変更することが可能である。そのため、例えば、掃除の際、ヘッドユニットの位置をずらし、その後、再び元の場所に戻す等、特に意識することなく、作業者が装置の設置状態を変更しまうこともある。そして、その設置状態の変更に伴い光ファイバの屈曲状態が変化することによって、当初に設定された所望のレーザ出力を得られなくなる可能性がある。

このような課題を解決する方法としては、例えば、レーザ発振器から出射されるレーザ光の出力レベルを検出し、フィードバック制御を行う構成とすることが考えられる（特許文献１参照）。即ち、検出されるレーザ光の出力レベルを目標とする出力レベルに追従させるべく、その励起用光源に対する通電を制御する。そして、光ファイバの屈曲状態の変化という外乱の影響を排除することにより、そのレーザ出力の安定化を図るのである。
特開２００７−２５３１８９号公報

しかしながら、上記のようなヘッド分割型のレーザ加工装置は、例えば、加工対象物の表面に文字や数字をマーキングする等、その照射するレーザ光を高速で走査するような用途に用いられることが多い。そのため、上記フィードバック制御を用いた対策が、必ずしも好ましい結果に結びつかない場合がある。

即ち、フィードバック制御は基本的に追従遅れ（位相遅れ）を伴うものであり、特に、レーザ加工装置では、励起用光源への通電量とその出力（励起光の光量）との関係もまた必ずしも比例しないため、その追従遅れがより顕著に現れることになる。つまり、微視的な時間の概念を導入すれば、上記のようにフィードバック制御を実行することによって、そのレーザ出力は、常に変動し続けることになる。このため、レーザ光を高速で走査する用途では、その位相遅れに起因するレーザ出力の変動が、例えば「マーキングの飛び」等といった加工ムラとして顕在化する可能性があり、この点において、なお改善の余地を残すものとなっていた。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的は、設置状態に変化があった場合においても、加工ムラの発生を招くことなく、予め設定された所望のレーザ出力を得ることのできるレーザ加工装置を提供することにある。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明は、レーザ媒質を含むレーザ発振器と、前記レーザ媒質を励起するための励起光を出力する励起用光源と、予め設定された所定の駆動電力を供給することにより前記励起用光源を駆動する駆動手段と、前記レーザ発振器を収容し、該レーザ発振器から出力されるレーザ光を加工対象物に照射するヘッドユニットと、前記励起用光源及び前記駆動手段を収容するコントロールユニットと、前記ヘッドユニットと前記コントロールユニットとを接続する光ファイバとを備え、前記コントロールユニット内の前記励起用光源から出力される励起光は、前記光ファイバを介して前記ヘッドユニット内の前記レーザ媒質に導かれるレーザ加工装置において、前記レーザ発振器から出力されるべき出力レベルとして予め設定された基準レベルを記憶する記憶手段と、前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の出力レベルを検出可能に前記ヘッドユニット内に設けられた検出手段と、出力調整モードへの切り替えを行うモード切替手段と、前記出力調整モードへの切り替えが行われた場合に、前記検出手段により検出される前記出力レベルが前記記憶手段に記憶された前記基準レベルとなるように、前記励起用光源に供給する駆動電力の供給値を調整し、該調整された駆動電力の供給値を前記所定の供給値として設定する調整手段とを備えること、を要旨とする。

上記構成によれば、ヘッドユニット、コントロールユニット、及び光ファイバの固定及び取り回し、即ち装置の設置状態が変更され、光ファイバの屈曲状態が変化することによって、レーザ光の出力レベルが変わってしまった場合であっても、自動的に予め設定された所望の基準レベルに調整される。そして、その後は、所定の駆動電力の供給によって励起用光源を駆動することにより、変動のない安定したレーザ出力が可能になる。その結果、設置状態に変化があった場合においても、加工ムラの発生を招くことなく、予め設定された所望のレーザ出力を得ることができるようになる。

請求項２に記載の発明は、前記モード切替手段は、電源投入により前記出力調整モードへの切り替えを実行すること、を要旨とする。
上記構成によれば、より容易且つ安定的に、予め設定された所望のレーザ出力を得ることが可能になる。

請求項３に記載の発明は、前記検出される前記レーザ光の出力レベルを、前記基準レベルとして前記記憶手段に記憶させる登録手段を備えること、を要旨とする。
上記各構成によれば、実際に得られた所望のレーザ光の出力レベルを、基準レベルとして登録することが可能になる。

請求項４に記載の発明は、前記ヘッドユニット、前記コントロールユニット、及び前記光ファイバの配置状態が確定していることを確認する確認手段を備え、前記登録手段は、前記確認手段により確認された場合に起動されること、を要旨とする。

上記各構成によれば、適切に基準レベルを設定することができる。その結果、より確実に所望のレーザ出力を得ることができるようになる。
請求項５に記載の発明は、前記励起用光源に供給する駆動電力の供給値と所定の閾値とを比較する比較手段と、前記駆動電力の供給値が第１の閾値を超える場合に、適正範囲外である旨を報知する第１の報知手段とを備えること、を要旨とする。

上記構成によれば、その取り回しの見直し等、光ファイバの設置状態について、速やかな改善を促すことができる。
請求項６に記載の発明は、前記駆動電力の供給値が第２の閾値を超える場合に、異常である旨を報知する第２の報知手段とを備えること、を要旨とする。

上記構成によれば、精度よく且つ速やかに異常報知を行うことができる。
請求項７に記載の発明は、前記異常であると判定された場合に、前記励起用光源に対する駆動電力の供給を停止する停止手段を備えること、を要旨とする。

上記構成によれば、装置停止によるフェールセーフを図ることができる。

本発明によれば、設置状態に変化があった場合においても、加工ムラの発生を招くことなく、予め設定された所望のレーザ出力を得ることが可能なレーザ加工装置を提供することができる。

以下、本発明を具体化した一実施形態を図面に従って説明する。
図１に示すように、本実施形態のレーザ加工装置１は、レーザ発振器２を収容するヘッドユニット３と、励起用光源４及び駆動回路５を収容するコントロールユニット６と、これらヘッドユニット３及びコントロールユニット６を接続する光ファイバ７とを備えてなる。

本実施形態の駆動回路５は、ＣＰＵ８と接続され、同ＣＰＵ８に制御されることにより、励起用光源４に対する駆動電力の供給を通じて該励起用光源４を駆動する。具体的には、本実施形態のＣＰＵ８は、励起用光源４に供給する所定の駆動電力として予め設定された所定電流Ｉｐの通電を行うべく制御信号Ｓｃを生成する。尚、本実施形態では、この所定電流Ｉｐの値は、メモリ９に記憶されており（図２参照）、ＣＰＵ８は、その記憶された所定電流Ｉｐの値を読み出すことにより制御信号Ｓｃを生成する。そして、駆動回路５は、当該制御信号Ｓｃに基づいた所定電流Ｉｐの通電により励起用光源４を駆動する。

尚、本実施形態では、コントロールユニット６に設けられた操作入力部１０には、設定ダイヤル１１が備えられており、この設定ダイヤル１１を作業者が操作することにより、上記所定電流Ｉｐが設定される（基本設定）。即ち、ＣＰＵ８は、この設定ダイヤル１１の操作状態（例えば、その目盛りの値）を検出することにより、その操作状態に対応する電流値を特定する。そして、ＣＰＵ８は、その特定された電流値を所定電流Ｉｐの値としてメモリ９に記憶させる。

励起用光源４は、駆動回路５から供給される上記所定電流Ｉｐにより駆動され、当該所定電流Ｉｐに基づく励起光Ｌｅを出力する。この励起用光源４の出力する励起光Ｌｅは、レンズ１２により集光され、光ファイバ７のコントロールユニット側端面７ａに照射される。そして、光ファイバ７内を伝播することにより、ヘッドユニット３内に導入される。

ヘッドユニット側端面７ｂからヘッドユニット３内に出力される励起光Ｌｅは、レンズ１４により集光されて、レーザ発振器２へと入力される。本実施形態のレーザ発振器２は、レーザ媒質１５と、このレーザ媒質１５を挟むように配置された一対のミラー１６，１７とを備えてなり、上記レンズ１４により集光された励起光Ｌｅは、ミラー１６を透過してレーザ媒質１５に照射される。尚、本実施形態では、このレーザ媒質１５は、ＹＶＯ４結晶及びＳＨＧ結晶等により構成されている。そして、その二つのミラー１６，１７間における反射、及びレーザ媒質１５の透過を繰り返すことにより増幅されたレーザ光Ｌｏが、ミラー１７を透過してレーザ発振器２の外部へと出力（出射）される。

本実施形態では、このレーザ発振器２から出射されたレーザ光Ｌｏは、ミラー１８を介して走査部１９に入力される。尚、この走査部１９には、ガルバノスキャナが用いられている。そして、この走査部１９により走査されたレーザ光Ｌｏが、レンズ２０を介してヘッドユニット３の外部に出力され、加工対象物へと照射される構成となっている。

（レーザ出力の自動調整機能）
次に、本実施形態のレーザ加工装置におけるレーザ出力の自動調整機能について説明する。

本実施形態では、コントロールユニット６に設けられたメモリ９には、そのレーザ発振器２から出力されるべきレーザ光Ｌｏの出力レベルとして、予め設定された基準レベルＰｓが記憶されている（図２参照）。また、ヘッドユニット３内には、レーザ発振器２から出射されるレーザ光Ｌｏの実際の出力レベルを検出するための出力モニタ２１が設けられている。そして、本実施形態のレーザ加工装置１は、そのレーザ発振器２から出射されるレーザ光Ｌｏの実際の出力レベルが、上記設定された基準レベルＰｓとなるよう、そのレーザ出力を自動的に調整する機能を備えている。

詳述すると、本実施形態の出力モニタ２１は、フォトデテクタやサーモパイル等、照射されるレーザ光の出力レベルに応じてその出力が変化するセンサ素子により構成されている。また、レーザ発振器２と走査部１９との間に配置された上記ミラー１８は、その照射されるレーザ光Ｌｏの一部（例えば５％）を透過する構成となっている。そして、出力モニタ２１は、このミラー１８の背面に配置されることにより、当該ミラー１８を透過して入力される透過光Ｌｏ´、即ちレーザ発振器２が出力するレーザ光Ｌｏの実際の出力レベルに応じた検出信号Ｓｄを出力する構成となっている。

本実施形態では、出力モニタ２１が出力する検出信号Ｓｄは、接続ケーブル２４を介してヘッドユニット３側からコントロールユニット６側に送信され、ＣＰＵ８へと入力される。そして、ＣＰＵ８が、その入力される検出信号Ｓｄに基づき演算処理を行うことにより、レーザ発振器２から出力される実際のレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄを検出することが可能な構成となっている。

また、本実施形態では、上記コントロールユニット６の操作入力部１０には、上記設定ダイヤル１１とともに、設定ボタン２５が設けられている。そして、ＣＰＵ８は、この設定ボタン２５が操作された時に検出されるレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄを、上記設定された基準レベルＰｓとしてメモリ９に記憶させる。

即ち、本実施形態における上記基準レベルＰｓの設定は、作業者が、以下の手順で上記設定ダイヤル１１及び設定ボタン２５を操作することにより行われる。
− 設定ダイヤル１１を操作して励起用光源４に通電する所定電流Ｉｐの値を増減することにより、レーザ発振器２から出射されるレーザ光Ｌｏの出力を調節する。尚、通常、この設定ダイヤル１１を用いた出力調節は、加工対象物に対するレーザ光Ｌｏの試射等により行われる。

− ヘッドユニット３、コントロールユニット６、及び光ファイバ７の固定及び取り回し（特に光ファイバ７の屈曲状態）、即ち装置の設置状態が確定していることを確認（再確認）し、設定ボタン２５を操作する。

本実施形態では、上述のレーザ出力の自動調整は、このようにして予め設定された基準レベルＰｓに、上記出力モニタ２１の検出信号Ｓｄに基づき検出される実際のレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄが一致するよう、その励起用光源４に通電する電流を調整することにより行われる。そして、本実施形態では、その調整された電流の値を所定電流Ｉｐの値として再設定し、以降は、当該再設定された後の所定電流Ｉｐにより励起用光源４を駆動する構成となっている。

具体的には、図３のフローチャートに示すように、本実施形態のレーザ加工装置１では、その電源投入により（ステップ１０１：ＹＥＳ）、上記励起用光源４に通電する電流の調整及び所定電流Ｉｐの再設定を行うべく、チェックモードが起動される（ステップ１０２）。尚、本実施形態のヘッドユニット３には、当該ヘッドユニット３から外部に出射されるレーザ光Ｌｏを遮断するシャッター（図示略）が設けられており、上記チェックモードは、このシャッターによりレーザ光Ｌｏが遮断された状態で行われる。そして、このチェックモードの終了後、即ち電源投入時以外（ステップ１０１：ＮＯ）は、当該チェックモードにおいて再設定された所定電流Ｉｐの通電により励起用光源４の駆動が行われる（ステップ１０３）。

即ち、本実施形態においては、このような一連の処理を実行するＣＰＵ８により、モード切替手段が構成される。そして、その出力調整モードを構成するチェックモードへの切り替えは、電流投入をトリガーとして行われる構成になっている。

さらに詳述すると、図４のフローチャートに示すように、本実施形態のＣＰＵ８は、上記チェックモードにおいて、先ず、メモリ９から基準レベルＰｓを読み出すと（ステップ２０１）、次に、その基準レベルＰｓに基づいて、励起用光源４への通電を開始する際の電流値Ｉｎを決定する（ステップ２０２）。

本実施形態では、メモリ９には、励起用光源４に通電する「電流値」とレーザ発振器２から出射されるレーザ光Ｌｏの「出力レベル」との関連が記録されたテーブル２７が記憶されており（図２参照）、ＣＰＵ８は、このテーブル２７を参照することにより、上記通電開始時の電流値Ｉｎを決定する。尚、本実施形態では、テーブル２７には、装置の設置状態が理想的である場合における「通電する電流値」と「出力されるレーザ光の出力レベル」との関係が記憶されている。即ち、このテーブル２７を参照することにより得られる電流値Ｉｎは、理論上、上記設定された基準レベルＰｓのレーザ光Ｌｏを出力することが可能な最小の値（理論値）となっている。そして、ＣＰＵ８は、駆動回路５に対し、その決定された電流値Ｉｎに基づく通電を行うべき旨の制御信号Ｓｃを出力する（ステップ２０３）。

次に、ＣＰＵ８は、出力モニタ２１の検出信号Ｓｄに基づいて、実際のレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄを検出する（ステップ２０４）。そして、その検出される出力レベルＰｄと上記設定された基準レベルＰｓとが一致するか否かを判定する（ステップ２０５）。

本実施形態では、このステップ２０５において、検出される出力レベルＰｄと設定された基準レベルＰｓとが一致しないと判定した場合（ステップ２０５：ＮＯ）、ＣＰＵ８は、その駆動回路５から励起用光源４に通電すべき電流量を増加する（電流値Ｉｎ´、ステップ２０６）。そして、異常判定（ステップ２０７）を実行した後、そのステップ２０６において上昇させた電流値Ｉｎ´に基づいて、再び上記ステップ２０３の制御信号Ｓｃの出力を実行する。

そして、ＣＰＵ８は、その後、検出される出力レベルＰｄと設定された基準レベルＰｓとが一致すると判定した場合（ステップ２０５：ＹＥＳ）には、その時点における励起用光源４に通電すべき電流値、即ち通電量を増大すべく上昇させた電流量Ｉｎ´を、予め設定された所定電流Ｉｐの値としてメモリ９に記憶させる（ステップ２０８）。

即ち、本実施形態では、ＣＰＵ８が、上記ステップ２０３〜ステップ２０７の処理を繰り返すことにより、その駆動回路５から励起用光源４に通電される電流の値（Ｉｎ´）を、通電開始時に決定された理論値（Ｉｎ）から徐々に上昇させる。そして、これにより、予め設定された基準レベルＰｓに、検出される実際のレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄが一致するよう、励起用光源４に通電する電流を調整し、その調整された電流の値（Ｉｎ´）を所定電流Ｉｐの値として再設定（更新）する構成となっている。

また、本実施形態では、上記ステップ２０７における異常判定処理は、検出される実際のレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄを基準レベルＰｓとすべく、上記励起用光源４に通電する電流を調整する過程で上昇した電流値Ｉｎ´（図４参照、ステップ２０７）と、その理論値である通電開始時の電流値Ｉｎ（同ステップ２０２）との比較により行われる。

即ち、通電開始時に決定された電流値Ｉｎは、その予め設定された基準レベルＰｓのレーザ光Ｌｏを出力するために必要な最小の電流値であり、装置の設置状態が理想的であれば、理論上は、当該電流値Ｉｎの通電でも、その予め設定された基準レベルＰｓのレーザ出力が得られるはずである。従って、検出されるレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄを基準レベルＰｓとすべく上記電流調整を行う過程で上昇する電流値Ｉｎ´は、励起用光源４に通電する電流の値とレーザ発振器２から出射されるレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄとの関係が、その理想状態（図２参照、テーブル２７）から逸脱していることを意味する。

そして、本実施形態では、上記電流調整を行う過程で上昇する電流値Ｉｎ´について、その理論値（Ｉｎ）からの乖離を監視することにより、当該励起用光源４に通電する電流値Ｉｎ´と検出されるレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄとの関係に基づいた異常判定を行う構成となっている。

具体的には、図５のフローチャートに示すように、ＣＰＵ８は、先ず、上記調整により上昇した電流値Ｉｎ´について、その理論値（Ｉｎ）からの乖離（Ｉｎ´−Ｉｎ）が、適正範囲の上限に相当する第１の閾値α１を超えるか否かを判定する（ステップ３０１）。そして、その乖離が第１の閾値α１を超える場合（Ｉｎ´−Ｉｎ＞α１、ステップ３０１：ＹＥＳ）には、当該適正範囲外である旨を作業者に報知すべく報知出力制御を実行する（ステップ３０２）。

尚、本実施形態では、コントロールユニット６には、図示しない報知ランプやスピーカ等が設けられた報知出力部２９が設けられており、ＣＰＵ８は、この報知出力部２９を制御することにより、その報知出力制御を実行する。

次に、ＣＰＵ８は、上記調整により上昇した電流値Ｉｎ´の理論値からの乖離（Ｉｎ´−Ｉｎ）が、通電を停止すべき水準、即ち装置を停止すべき水準に相当する第２の閾値α２を超えるか否かを判定する（ステップ３０３）。そして、ＣＰＵ８は、その乖離が第２の閾値α２を超える場合（Ｉｎ´−Ｉｎ＞α２、ステップ３０３：ＹＥＳ）には、異常である旨を作業者に報知するための報知出力制御の実行、及び駆動回路５に対して、励起用光源４への通電を停止すべき旨の制御信号Ｓｃを生成し、装置を停止させる制御を実行する（ステップ３０４）。

尚、上記ステップ３０１において、上記調整により上昇した電流値Ｉｎ´の理論値からの乖離（Ｉｎ´−Ｉｎ）が適正範囲内であると判定した場合（Ｉｎ´−Ｉｎ≦α１、ステップ３０１：ＮＯ）には、上記ステップ３０２以降の処理は実行されない。また、上記ステップ３０３において、通電を停止すべき水準ではない場合（Ｉｎ´−Ｉｎ≦α２、ステップ３０３：ＮＯ）には、上記ステップ３０４の処理は実行されない。

以上、本実施形態によれば、以下のような作用・効果を得ることができる。
（１）コントロールユニット６に設けられた記憶手段としてのメモリ９には、そのレーザ発振器２から出力されるべきレーザ光Ｌｏの出力レベルとして、予め設定された基準レベルＰｓが記憶される。また、ヘッドユニット３内には、レーザ発振器２から出射されるレーザ光Ｌｏの実際の出力レベルを検出するための出力モニタ２１が設けられる。ＣＰＵ８は、電源投入時、駆動回路５を制御することにより、上記予め設定された基準レベルＰｓに、上記出力モニタ２１の検出信号Ｓｄに基づき検出される実際のレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄが一致するよう、励起用光源４に通電する電流を調整する。そして、その調整された電流の値を所定電流Ｉｐの値として再設定し、以降は、当該再設定された後の所定電流Ｉｐの通電により励起用光源４を駆動する。

上記構成によれば、ヘッドユニット３、コントロールユニット６、及び光ファイバ７の固定及び取り回し、即ち装置の設置状態が変更され、光ファイバ７の屈曲状態が変化することによって、レーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄが変わってしまった場合であっても、電源投入時には、自動的に予め設定された所望の基準レベルＰｓに調整される。そして、その後は、所定電流Ｉｐの通電によって励起用光源４を駆動することにより、変動のない安定したレーザ出力が可能になる。その結果、設置状態に変化があった場合においても、加工ムラの発生を招くことなく、予め設定された所望のレーザ出力を得ることができるようになる。

（２）コントロールユニット６の操作入力部１０には、設定ダイヤル１１が備えられている。そして、ＣＰＵ８は、この設定ダイヤル１１の操作状態（例えば、その目盛りの値）を検出することにより、その操作状態に対応する電流値を特定し、その特定された電流値を所定電流Ｉｐの値としてメモリ９に記憶させる。これにより、所定電流Ｉｐの設定が容易になる。

（３）コントロールユニット６の操作入力部１０には、設定ボタン２５が設けられる。そして、ＣＰＵ８は、この設定ボタン２５が操作された時に検出されるレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄを、上記予め設定された基準レベルＰｓとしてメモリ９に記憶させる。

上記構成によれば、任意の時点における実際のレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄを、上記予め設定された基準レベルＰｓとして設定することが可能になる。例えば、上記（２）の構成である設定ダイヤル１１を操作して励起用光源４に通電する所定電流Ｉｐの値を増減することにより、レーザ発振器２から出射されるレーザ光Ｌｏの出力を調節する。そして、ヘッドユニット３、コントロールユニット６、及び光ファイバ７の固定及び取り回し（特に光ファイバ７の屈曲状態）、即ち装置の設置状態が確定していることを確認（再確認）した後で、この設定ボタン２５を操作することにより、適切に基準レベルＰｓを設定することができる。その結果、より確実に所望のレーザ出力を得ることができるようになる。

（４）ＣＰＵ８は、上記電流調整により変化（上昇）する電流値Ｉｎ´について、その理論値（Ｉｎ´）からの乖離を監視することにより、当該励起用光源４に通電する電流値Ｉｎ´と検出されるレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄとの関係に基づいた異常判定を実行する。

上記構成によれば、特に、光ファイバ７の設置状態に関する異常、詳しくは、その過度な屈曲によるレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄの低下について、より精度よく、その適正範囲外での使用、及び異常を検知することが可能になる。

（５）ＣＰＵ８は、上記調整により上昇した電流値Ｉｎ´について、その理論値（Ｉｎ）からの乖離（Ｉｎ´−Ｉｎ）が、適正範囲の上限に相当する第１の閾値α１を超えるか否かを判定する。そして、その乖離が第１の閾値α１を超える場合（Ｉｎ´−Ｉｎ＞α１、ステップ３０１：ＹＥＳ）には、当該適正範囲外である旨を作業者に報知すべく報知出力制御を実行する。これにより、取り回しの見直し等、光ファイバ７の設置状態について、その速やかな改善を促すことができる。

（６）ＣＰＵ８は、上記調整により上昇した電流値Ｉｎ´の理論値からの乖離（Ｉｎ´−Ｉｎ）が、通電を停止すべき水準、即ち装置を停止すべき水準に相当する第２の閾値α２を超えるか否かを判定する（ステップ３０３）。そして、その乖離が第２の閾値α２を超える場合（Ｉｎ´−Ｉｎ＞α２、ステップ３０３：ＹＥＳ）には、異常である旨を作業者に報知するための報知出力制御の実行、及び駆動回路５に対して、励起用光源４への通電を停止すべき旨の制御信号Ｓｃを生成し、装置を停止させる制御を実行する（ステップ３０４）。これにより、その速やかな異常報知、及び装置停止によるフェールセーフを図ることができる。

なお、本実施形態は以下のように変更してもよい。
・本実施形態では、駆動回路５は、励起用光源４に供給する所定の駆動電力として、予め設定された所定電流Ｉｐの通電を行う、即ち駆動回路５による駆動電力の供給形態は、電流制御によるものとし、その通電される電流値Ｉｎ（Ｉｎ´）を当該駆動電力の供給値とした。しかし、これに限らず、その駆動電力の供給形態は、その他、電圧制御等によるものであってもよい。つまり、例えば、駆動電力の供給形態を電圧制御によるものとした場合には、駆動電力の供給値はその電圧値となる。

・本実施形態では、ＣＰＵ８は、その異常判定において、上記調整により上昇した電流値Ｉｎ´について、その理論値（Ｉｎ）からの乖離（Ｉｎ´−Ｉｎ）が、適正範囲の上限に相当する第１の閾値α１及び第２の閾値α２を超えるか否かを判定することとした。しかし、駆動電力の供給値と所定の閾値との比較は、こうした間接的な比較に限るものではなく、駆動電力の供給値と所定の閾値とを直接的に比較する形態であってもよい。

・本実施形態では、レーザ発振器２から出射されたレーザ光Ｌｏは、ミラー１８及び走査部１９を介して、ヘッドユニット３の外部に出力され、加工対象物へと照射される構成とした。しかし、このような走査部１９を介さずにレーザ光Ｌｏが外部に出力される構成に具体化してもよい。

・本実施形態では、検出手段を構成する出力モニタ２１は、ミラー１８の背面に配置されることにより、当該ミラー１８を透過して入力される透過光Ｌｏ´、即ちレーザ発振器２が出力するレーザ光Ｌｏの実際の出力レベルに応じた検出信号Ｓｄを出力する構成とした。しかし、これに限らず、レーザ発振器２から出力されるレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄを検出可能な構成であれば、出力モニタ２１の配置は特に限定されるものではない。

・本実施形態では、ＣＰＵ８が、駆動回路５、出力モニタ２１、設定ボタン２５、及び報知出力部２９の各構成要素を制御することにより、駆動手段、検出手段、登録手段、確認手段、調整手段、比較手段、第１の報知手段及び第２の報知手段、並びに停止手段を構成することした。しかし、これに限らず、各手段に対応する各構成要素が、それぞれ必要な演算及び判定等の処理を実行する構成に具体化してもよい。

・本実施形態では、作業者が設定ボタン２５を操作することにより、即ち手動確認により、確認手段による確認が行われる構成とした。しかし、これに限らず、各種のセンサを用い、ヘッドユニット３、コントロールユニット６、及び光ファイバ７の固定及び取り回し、即ち装置の配置状態を検出することにより、自動的に当該配置状態が確定していることを確認する構成としてもよい。

・本実施形態では、電源投入によりチェックモードが起動される、即ちモード切替手段としてのＣＰＵ８による出力調整モードへの切り替えは、電流投入をトリガーとすることとした（図３参照）。しかし、これに限らず、調整手段を構成するチェックモードの起動については、例えば、同チェックモードを起動するための起動手段として起動ボタンを設け、当該起動ボタンが操作された場合に、チェックモードが起動される構成としてもよい。これにより、作業者は、任意の時点において、そのレーザ出力の自動調整を行うことが可能になる。

・本実施形態では、設定ボタン２５が操作された時に検出されるレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄを、ＣＰＵ８がメモリ９に記憶させることにより、基準レベルＰｓの設定が行われることとした。しかし、これに限らず、電源停止時、その停止直前に検出されたレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄを、メモリ９に記憶させることにより、基準レベルＰｓの設定が行われる構成に具体化してもよい。これにより、装置の再始動時においても、容易に、電源停止直前に得られたレーザ出力を再現することが可能になる。

・本実施形態では、基準レベルＰｓの設定は、設定ダイヤル１１（及び設定ボタン２５）を操作することによる所定電流Ｉｐの設定を通じて、間接的に行われることとした。しかし、これに限らず、直接、基準レベルＰｓを設定すべく操作される設定手段を設けることとしてもよい。これにより、基準レベルＰｓの設定が容易なものとなる。

・本実施形態では、電流調整により変化（上昇）する電流値Ｉｎ´について、その理論値（Ｉｎ´）からの乖離を監視することにより、当該励起用光源４に通電する電流値Ｉｎ´と検出されるレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄとの関係に基づいた異常判定を実行することとした。しかし、これに限らず、チェックモード以外においても（即ち、所定電流Ｉｐの通電時）、検出されるレーザ光Ｌｏの出力レベルＰｄを監視することにより、その異常判定を実行する構成としてもよい。

次に、以上の実施形態から把握することのできる請求項以外の技術的思想について、その効果とともに記載する。
（付記１）請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記モード切替手段による前記調整モードへの切り替えを行うべく操作される起動手段を備えること、を特徴とするレーザ加工装置。これにより、作業者は、任意の時点において、そのレーザ出力の自動調整を行うことが可能になる。

（付記２）請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記所定の駆動電力を設定すべく操作される設定手段を備えること、を特徴とするレーザ加工装置。
（付記３）請求項１に記載のレーザ加工装置において、前記基準レベルを設定すべく操作される設定手段を備えること、を特徴とするレーザ加工装置。これにより、基準レベルの設定が容易になる。

（付記４）請求項３に記載のレーザ加工装置において、前記登録手段を起動すべく操作される起動手段を備えること、を特徴とするレーザ加工装置。これにより、任意の時点における実際のレーザ光の出力レベルを、上記予め設定された基準レベルとして設定することが可能になる。また、上記（付記２）の構成と組み合わせることにより、間接的に、基準レベルの設定を行うことができる。

（付記５）請求項３に記載のレーザ加工装置において、前記登録手段は、電源停止直前に検出された前記レーザ光の出力レベルを、前記基準レベルとして前記記憶手段に記憶させること、を特徴とするレーザ加工装置。これにより、装置の再始動時においても、容易に、電源停止直前に得られたレーザ出力を再現することが可能になる。

レーザ加工装置の概略構成図。 メモリの概略構成図。 チェックモード起動の処理手順を示すフローチャート。 チェックモードにおける通電電流の調整、及び所定電流の再設定の処理手順を示すフローチャート。 異常判定の処理手順を示すフローチャート。

符号の説明

１…レーザ加工装置、２…レーザ発振器、３…ヘッドユニット、４…励起用光源、５…駆動回路、６…コントロールユニット、７…光ファイバ、８…ＣＰＵ、９…メモリ、１０…操作入力部、１１…設定ダイヤル、１５…レーザ媒質、２１…検出モニタ、２５…設定ボタン、２７…テーブル、２９…報知出力部、Ｉｐ…所定電流、Ｌｅ…励起光、Ｌｏ…レーザ光、Ｌｏ´…透過光、Ｓｄ…検出信号、Ｐｄ…出力レベル、Ｐｓ…基準レベル、Ｉｎ，Ｉｎ´…電流値、α１，α２…閾値。

Claims (7)

1. レーザ媒質を含むレーザ発振器と、
   前記レーザ媒質を励起するための励起光を出力する励起用光源と、
   予め設定された所定の駆動電力を供給することにより前記励起用光源を駆動する駆動手段と、
   前記レーザ発振器を収容し、該レーザ発振器から出力されるレーザ光を加工対象物に照射するヘッドユニットと、
   前記励起用光源及び前記駆動手段を収容するコントロールユニットと、
   前記ヘッドユニットと前記コントロールユニットとを接続する光ファイバとを備え、
   前記コントロールユニット内の前記励起用光源から出力される励起光は、前記光ファイバを介して前記ヘッドユニット内の前記レーザ媒質に導かれるレーザ加工装置において、
   前記レーザ発振器から出力されるべき出力レベルとして予め設定された基準レベルを記憶する記憶手段と、
   前記レーザ発振器から出力されるレーザ光の出力レベルを検出可能に前記ヘッドユニット内に設けられた検出手段と、
   出力調整モードへの切り替えを行うモード切替手段と、
   前記出力調整モードへの切り替えが行われた場合に、前記検出手段により検出される前記出力レベルが前記記憶手段に記憶された前記基準レベルとなるように、前記励起用光源に供給する駆動電力の供給値を調整し、該調整された駆動電力の供給値を前記所定の供給値として設定する調整手段とを備えること、を特徴とするレーザ加工装置。
2. 請求項１に記載のレーザ加工装置において、
   前記モード切替手段は、電源投入により前記出力調整モードへの切り替えを実行すること、を特徴とするレーザ加工装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載のレーザ加工装置において、
   前記検出される前記レーザ光の出力レベルを、前記基準レベルとして前記記憶手段に記憶させる登録手段を備えること、を特徴とするレーザ加工装置。
4. 請求項３に記載のレーザ加工装置において、
   前記ヘッドユニット、前記コントロールユニット、及び前記光ファイバの配置状態が確定していることを確認する確認手段を備え、
   前記登録手段は、前記確認手段により確認された場合に起動されること、
   を特徴とするレーザ加工装置。
5. 請求項１〜請求項４の何れか一項に記載のレーザ加工装置において、
   前記励起用光源に供給する駆動電力の供給値と所定の閾値とを比較する比較手段と、
   前記駆動電力の供給値が第１の閾値を超える場合に、適正範囲外である旨を報知する第１の報知手段とを備えること、を特徴とするレーザ加工装置。
6. 請求項５に記載のレーザ加工装置において、
   前記駆動電力の供給値が第２の閾値を超える場合に、異常である旨を報知する第２の報知手段とを備えること、を特徴とするレーザ加工装置。
7. 請求項６に記載のレーザ加工装置において、
   前記異常であると判定された場合に、前記励起用光源に対する駆動電力の供給を停止する停止手段を備えること、を特徴とするレーザ加工装置。

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