[go: up one dir, main page]

WO2019220832A1 - ダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置、および、レーザ発振装置の故障診断方法 - Google Patents

ダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置、および、レーザ発振装置の故障診断方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2019220832A1
WO2019220832A1 PCT/JP2019/016096 JP2019016096W WO2019220832A1 WO 2019220832 A1 WO2019220832 A1 WO 2019220832A1 JP 2019016096 W JP2019016096 W JP 2019016096W WO 2019220832 A1 WO2019220832 A1 WO 2019220832A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
laser
power supply
failure
oscillation device
supply circuit
Prior art date
Application number
PCT/JP2019/016096
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
龍之介 柴垣
真史 三溝
英樹 井原
善行 濱野
紀典 本宮
小林　直樹
Original Assignee
パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by パナソニックＩｐマネジメント株式会社 filed Critical パナソニックＩｐマネジメント株式会社
Priority to CN201980031956.9A priority Critical patent/CN112119549B/zh
Priority to EP19804359.8A priority patent/EP3796490A4/en
Priority to JP2020519520A priority patent/JP7329733B2/ja
Publication of WO2019220832A1 publication Critical patent/WO2019220832A1/ja
Priority to US17/081,955 priority patent/US12176674B2/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/06—Arrangements for controlling the laser output parameters, e.g. by operating on the active medium
    • H01S5/068—Stabilisation of laser output parameters
    • H01S5/06825—Protecting the laser, e.g. during switch-on/off, detection of malfunctioning or degradation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
    • B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
    • B23K26/20—Bonding
    • B23K26/21—Bonding by welding
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/0014—Measuring characteristics or properties thereof
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/04—Processes or apparatus for excitation, e.g. pumping, e.g. by electron beams
    • H01S5/042—Electrical excitation ; Circuits therefor
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4012—Beam combining, e.g. by the use of fibres, gratings, polarisers, prisms
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/40—Arrangement of two or more semiconductor lasers, not provided for in groups H01S5/02 - H01S5/30
    • H01S5/4025—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar
    • H01S5/4087—Array arrangements, e.g. constituted by discrete laser diodes or laser bar emitting more than one wavelength

Definitions

  • the present invention relates to a laser oscillation device of a direct diode laser system mainly used for processing applications such as cutting and welding, and a failure diagnosis method of the laser oscillation device.
  • Patent Documents 1 and 2 disclose an abnormality detection device that determines whether there is an abnormality based on the value of an electric current applied to an individual laser diode in a fiber laser processing apparatus and an excitation laser diode power supply apparatus.
  • FIG. 6 illustrates the laser processing system 100.
  • the laser processing system 100 includes a laser oscillation device 1, an optical fiber 2 that guides a laser beam oscillated by the laser oscillation device 1, and a laser beam guided by the optical fiber 2 is condensed and directed toward a workpiece.
  • a laser processing head 3 that emits light
  • a laser robot 4 that guides the laser processing head 3 fixed to the tip toward the workpiece
  • a system control device 5 that controls the laser oscillator 1 and the laser robot 4
  • a system control device A teach pendant 6 connected to 5 is provided.
  • symbols L1 and L2 are communication lines.
  • the laser oscillation device 1 employs a direct diode laser system, incorporates a laser module 10 incorporating a plurality of laser diodes LD connected in series or in parallel, a power supply circuit 20 that drives the laser module 10 at a constant current, and a system control unit 5 is provided with a power supply control unit 30 that controls the power supply circuit 20 based on the five commands.
  • the laser oscillation device 1 includes a plurality of laser modules and a beam multiplexer.
  • the laser module is configured to emit one laser beam obtained by combining laser beams obtained from a plurality of laser diodes provided inside, and the laser beam emitted from each laser module is reflected by a reflection mirror and a beam splitter. It is incident on the beam combiner provided to become one light beam.
  • the system control device 5 When laser processing a workpiece using the laser processing system 100, the system control device 5 outputs a scanning command including a scanning locus to the laser robot 4 so as to irradiate a laser beam to a desired position of the workpiece. At the same time, a laser drive command is output to the power supply control unit 30 so that the laser is irradiated at a desired laser beam irradiation position.
  • the power supply control unit 30 controls the power supply circuit 20 and applies a drive current having a value corresponding to the light intensity to the laser module 10. So that it is controlled.
  • the current sensor for detecting the drive current and the drive voltage applied to the laser module 10 from the power supply circuit 20 and the output of the voltage sensor are input to the system controller 5 via the signal line S, and the current sensor and voltage
  • the system controller 5 is configured to diagnose whether or not the laser oscillation device 1 is operating normally based on whether or not the value of the sensor exceeds a predetermined allowable threshold value. Specifically, when a predetermined allowable threshold value set in advance is exceeded, a failure is diagnosed and a stop command is issued to the laser oscillation device 1.
  • the system control device 5 diagnoses whether the laser oscillation device 1 is operating normally based on the current value applied to the laser module 10, and issues a stop command to the laser oscillation device 1 when the occurrence of a failure is detected.
  • the error occurs, a time delay required for communication from the failure detection to the stop of the laser oscillation device 1 occurs, and the time delay may cause a ripple failure.
  • a failure code notifying the failure of the laser oscillation device 1 may be displayed on the display unit of the system control device 5 or the teach pendant 6 for any reason. Since it is not possible to identify whether or not the failure has occurred, it is necessary to confirm all the possible causes of failure, and a great deal of time is required for recovery.
  • an object of the present invention is to detect the occurrence of a failure quickly so as not to cause a spillover failure, and to directly narrow down the cause of the failure, and a laser oscillation device of a direct diode laser system, and a laser
  • the object is to provide a fault diagnosis method for an oscillation device.
  • One aspect of the present invention is a direct diode laser type laser oscillation device that outputs laser light to the laser processing head based on a drive command from a system control device that controls a laser robot equipped with a laser processing head, A laser module incorporating a plurality of laser diodes connected in series or in parallel, a power supply circuit for driving the laser module at a constant current, controlling the power supply circuit based on the drive command, and applying to the laser module
  • the present invention relates to a laser oscillation device comprising: a power supply control unit that diagnoses a failure based on which region of a diagnostic map in which current and applied voltage belong to a plurality of regions.
  • a laser module incorporating a plurality of laser diodes connected in series or in parallel, a power supply circuit that drives the laser module at a constant current, and a power supply control unit that controls the power supply circuit
  • a failure diagnosis method for a laser oscillation device of a direct diode laser system comprising: a diagnostic map executed by the power supply control unit, wherein the applied current and applied voltage to the laser module are divided into a plurality of regions in advance.
  • the present invention relates to a failure diagnosis method for making a failure diagnosis based on which region it belongs to.
  • a direct diode laser type laser oscillation device that can quickly detect the occurrence of a failure so as not to cause a ripple failure and can easily narrow down the cause of the failure, and a failure diagnosis method for the laser oscillation device Will be able to provide.
  • a direct diode laser type laser oscillation device is configured to output laser light to a laser processing head based on a drive command from a system control device that controls a laser robot equipped with a laser processing head. .
  • This laser oscillation device controls a power supply circuit based on a laser module incorporating a plurality of laser diodes connected in series or in parallel, a power supply circuit for driving the laser module at a constant current, and a drive command from a system control device And a power supply control unit for diagnosing a failure based on which region of the diagnosis map the current and voltage applied to the laser module belong to a plurality of regions.
  • the power supply control unit controls the power supply circuit and applies a predetermined value of current to the laser module, whereby laser light of a predetermined intensity is output from the laser module to the laser processing head. .
  • the power supply control unit controls the power supply circuit based on the applied current and applied voltage to the laser module detected as a feedback signal so that a predetermined constant current value is applied to the laser module. At that time, whether the applied current and the applied voltage belong to a diagnosis map in which the current value and the voltage value are combined in advance is determined as normal or abnormal.
  • the diagnosis map may be divided into regions in association with the failure prediction cause.
  • the diagnostic map is preferably divided into regions on the upper side and the lower side of the applied current and the applied voltage at least in a range where the applied current and the applied voltage are normal. That is, it is preferable that the diagnostic map is divided into a plurality of regions based on at least the upper and lower sides or heights of the applied current and the applied voltage.
  • the diagnostic map includes a range in which the applied current and applied voltage are normal (region), a region in which overcurrent occurs regardless of the voltage value, a region in which abnormally low current occurs regardless of the voltage value, and an overvoltage regardless of current value.
  • the current value is in a normal range but the voltage value is excessively high, and the current value is in a normal range but the voltage value is excessively low.
  • the cause of the failure associated with that region can be predicted, and a quick and smooth recovery is possible.
  • the power supply control unit is configured to stop the power supply circuit and transmit failure diagnosis information to the system control device when diagnosing occurrence of a failure, and the failure diagnosis information preferably includes area information of a diagnosis map.
  • the power supply control unit diagnosed as having a failure can immediately stop the power supply circuit to be controlled without causing a spillover failure due to a delay time from the failure occurrence to the stoppage. Then, the failure diagnosis information is transmitted to the system control device, so that the entire laser processing system is stopped without any trouble. If the fault diagnosis information includes the diagnostic map area information, the maintenance staff can acquire the fault diagnosis information via the system control unit or teach pendant so that the restoration work can be performed promptly. Become.
  • a failure diagnosis method includes a laser module incorporating a plurality of laser diodes connected in series or in parallel, a power supply circuit that drives the laser module at a constant current, and a power supply control unit that controls the power supply circuit.
  • a step of diagnosing the failure is executed based on whether it belongs to.
  • the diagnosis map is divided into regions in association with the cause of failure prediction.
  • failure diagnosis information including region information of the diagnosis map is output.
  • a laser processing system 100 condenses a laser oscillation device 1, an optical fiber 2 that guides a laser beam oscillated by the laser oscillation device 1, and a laser beam guided by the optical fiber 2.
  • a laser processing head 3 that emits light toward the workpiece
  • a laser robot 4 that guides the laser processing head 3 fixed to the tip toward the workpiece
  • a system control that controls the laser oscillator 1 and the laser robot 4.
  • a device 5 and a teach pendant 6 connected to the system control device 5 are provided.
  • the laser robot 4 includes a manipulator composed of an articulated arm in which a plurality of links 4L are rotatably coupled via joints 4J, and a control unit 4A for controlling the manipulator, and a laser processing head at the tip of the manipulator. 3 is attached.
  • the system control device 5 includes a CPU, a memory storing a control program executed by the CPU, an electronic control circuit including an input / output circuit, and the like, and a robot control unit that controls the laser robot 4 using the electronic control circuit Functional blocks such as 5A and a laser oscillation device controller 5B that controls the laser oscillation device 1 are configured. Therefore, the system control device 5 and the laser oscillation device 1 are connected by the communication line L1, and the system control device 5 and the laser robot 4 are connected by the communication line L2.
  • the laser processing head 3 includes a casing 3A attached to the tip of the manipulator via a bracket, a condensing optical system 3B and a protective glass 3C housed in the casing 3A.
  • the laser beam guided from the laser oscillation device 1 to the laser processing head 3 via the optical fiber 2 is condensed by the condensing optical system 3B, and the workpiece W to be welded installed on the work table WT. Irradiated to the welding site.
  • the casing 3A is provided with a wire supply mechanism 3D provided with a shield gas nozzle for supplying a welding wire toward a welding point and supplying a shielding gas from the periphery of the welding wire.
  • the welding wire supplied from the wire supply mechanism 3D is melted by the laser beam, and the workpiece W is welded.
  • a shielding gas G such as argon gas is supplied to the welding site so that the metal melted during welding does not deteriorate due to oxidation by ambient air.
  • the wire supply mechanism 3D actually has a main body of the wire supply mechanism 3D, for example, such that the tip of the shield gas nozzle extends to the welding site. It is attached to the side wall of the casing 3A.
  • the laser processing head 3 is further supplied with an antifouling gas that injects an antifouling gas from the direction intersecting the optical axis L of the laser beam between the protective glass 3C and the workpiece W to prevent the protective glass 3C from fouling.
  • a device 3E is provided.
  • the teach pendant 6 includes a communication interface circuit with the system control device 5, a display unit 6A for displaying various information, a data setting unit 6B for setting welding conditions, and the like.
  • the teacher operates the data setting unit 6B of the teach pendant 6 to operate parameters for the manipulator of the laser robot 4 and welding parameters for the laser processing head 3 and the laser oscillation device 1 (for example, the intensity of the laser beam and the repetition of the laser beam).
  • Input of teaching data such as frequency is included).
  • the set of teaching data that is, teaching information that has been input is transmitted from the teach pendant 6 to the system control device 5 via the communication interface circuit and stored in the memory of the system control device 5.
  • the system control device 5 executes necessary calculation processing in the calculation unit based on the teaching information read from the memory at the start of the welding operation, outputs a necessary operation command to the laser robot 4, and outputs a laser to the laser oscillation device 1. Outputs drive commands that encourage beam oscillation.
  • the system control device 5 updates and outputs necessary commands to the laser robot 4, the laser oscillation device 1, and the laser processing head 3 as the welding operation progresses, so that the laser robot 4, the laser oscillation device 1, and the laser according to the teaching data.
  • the machining head 3 is controlled.
  • the laser processing head 3 is controlled via a control unit 4A provided in the laser robot 4.
  • the command output to the laser processing head 3 includes an antifouling gas injection command and the like.
  • FIG. 2 shows an example of the laser oscillation device 1.
  • the laser oscillation device 1 employs a direct diode laser system, and includes a plurality of laser modules 10 (10A, 10B) incorporating a plurality of laser diodes LD connected in series or in parallel, and a laser module 10 (10A, 10B). Based on a beam combiner 12 that combines the output laser beams into one laser beam, a power supply circuit 20 that drives each laser module 10 (10A, 10B) at a constant current, and a drive command from the system control unit 5 The power supply control unit 30 that controls the power supply circuit 20 is provided.
  • the beam multiplexer 12 is provided with a reflection mirror 12A and a beam splitter 12B.
  • the laser beams emitted from the laser modules 10A and 10B have their planes of polarization orthogonal, one is P-polarized, the other is S-polarized, and is incident on each reflecting mirror 12A to be spatially synthesized and polarized by the beam splitter 12B. Is done.
  • Each reflection mirror 12A is arranged so that the laser beams do not interfere with each other.
  • the laser module 10 (10A, 10B) is configured to emit a laser beam obtained by combining laser beams emitted from a plurality of laser diodes provided therein, and the light intensity of the laser beam is determined by each laser module. 10 (10A, 10B) is adjusted by the value of the current supplied from the power supply circuit 20 connected. The maximum intensity of each laser module 10 (10A, 10B) is set to about 1 kW, for example.
  • Each laser module 10 (10A, 10B) is connected in series with a constant current circuit provided in the power supply circuit 20, and a laser beam having the same level of output is applied by applying a predetermined current to each laser module 10 (10A, 10B). Is emitted.
  • a predetermined current to each laser module 10 (10A, 10B).
  • eight 1 kW laser modules are connected, and the light intensity of the laser beam is 8 kW at maximum.
  • the number of laser modules is not limited to eight, and the number can be increased or decreased according to the maximum output required for the laser oscillation device 1.
  • FIG. 3 shows the configuration of the laser module 10.
  • the laser module 10 is formed of a plurality of laser diodes LD installed on the cooling plate 14 and an optical element that performs spectral beam coupling with multi-wavelength laser light.
  • Each laser module 10 superimposes laser light 11 having multiple wavelengths ⁇ 1 , ⁇ 2 , ⁇ 3 ,... ⁇ n using a total reflection mirror 15, a condensing lens 16, and a diffraction grating 17 to form one laser beam. 18 is output.
  • Each laser module 10 is configured to perform optical resonance and laser beam superposition in a small space using a total reflection mirror 15 for miniaturization.
  • the plurality of laser diodes LD are not limited to being connected in series with each other, but may be a mode in which some of them are connected in parallel.
  • the laser beam 18 superimposed by the diffraction grating 17 is emitted from the laser module 10, and as described above, the laser beam emitted from the other laser module 10 is subjected to polarization synthesis and space synthesis, and the synthesized laser beam is light. It is guided to the laser processing head 3 through the fiber 2 (see FIG. 1).
  • FIG. 4 shows a circuit block configuration of the power supply circuit 20 and the power supply control unit 30 incorporated in the laser oscillation device 1.
  • the power circuit 20 includes an AC / DC converter 21 that converts AC power supplied from a three-phase commercial power source into DC power, and a DC / DC converter that adjusts the DC output voltage of the AC / DC converter 21 to a predetermined DC voltage value. 22 and a constant current circuit 23 for inputting a DC voltage of the DC / DC converter and outputting a DC current having a desired constant current value, both of which are adjusted to the desired DC voltage or DC current by adjusting the switching period of the semiconductor switching element. Is configured to output.
  • the power supply control unit 30 includes a microcomputer and a memory circuit in which a control program is stored.
  • the control program is executed by a CPU provided in the microcomputer, the AC / DC converter 21, the DC / DC converter 22, the constant current Each output of the circuit 23 is controlled.
  • the power supply control unit 30 Based on the drive command instructed by the system control unit 5, the power supply control unit 30 detects a voltage across the laser module 10 so as to apply a direct current or a pulse current to each of the laser modules 10 connected in series.
  • the constant current circuit 23 is feedback-controlled based on the value of the current sensor A that detects the current supplied to the laser module 10.
  • the drive command includes the light intensity of the laser beam output from the laser oscillation device 1, the selection of continuous light or pulsed light, and the period of pulsed light as a parameter, and the power supply control unit 30 responds to the value.
  • the constant current circuit 23 is controlled so that an appropriate current value is applied to each laser module 10.
  • FIG. 5A illustrates voltage-current characteristics of the laser module 10. Although the voltage-current characteristics vary depending on the number of laser modules 10 connected in series and whether pulse driving or continuous driving is performed, the general tendency is the same. Further, the lighting start voltage Vs varies depending on the number of laser diodes LD connected in series.
  • the power supply control unit 30 is configured to perform a failure diagnosis of the laser oscillation device 1 based on the values of the voltage sensor V and the current sensor A detected during actual control. Specifically, a diagnostic map in which the applied current and applied voltage to the laser module 10 are divided into a plurality of regions in advance is stored in the memory circuit, and a failure diagnosis is performed based on which region of the diagnostic map belongs.
  • FIG. 5B illustrates a diagnostic map.
  • the diagnostic map is divided into five regions R1 to R5 on the upper side and the lower side of the voltage / current space, with the applied current and applied voltage being in a normal range (the white region in FIG. 5B). . That is, the area other than the normal range is divided into 5 areas. Each area is classified in association with a failure prediction cause.
  • the region R1 is an abnormality determination region when an overcurrent occurs regardless of the voltage value, and is a failure region when the constant current circuit 23 incorporated in the power supply circuit 20 is not functioning properly. It can be determined that the possibility of failure of the power supply control unit 30 and the constant current circuit 23 is high.
  • Region R2 is an abnormality determination region when an overvoltage occurs regardless of the current value. If an abnormality is detected from the initial state, it can be determined that there is a high possibility of a connection error, and if an abnormality is detected after normal operation, it can be determined that there is a high possibility of an open mode failure of the laser module 10.
  • Region R3 is an abnormality determination region in the case of an abnormally low current regardless of the voltage value, and can be determined as a power failure.
  • Region R4 is an abnormality determination region when the voltage value is low despite the current value being in the normal range. It can be determined that there is a high possibility that a part of the laser diode LD in the laser module 10 has failed in the short-circuit mode.
  • Area R5 is an abnormality determination area when the voltage value is high despite the current value being in the normal range. It can be determined that there is a high possibility that a part of the laser diode LD in the laser module 10 has an open mode failure.
  • the diagnostic map shown in FIG. 5B is an example, and the current-voltage characteristics vary depending on the number of laser modules 10 connected in series and whether they are continuously lit or intermittently pulsated. It is preferable to prepare a plurality of diagnostic maps based on the above, and it is preferable to diagnose a failure using a diagnostic map corresponding to the parameters included in the drive command and the number of laser modules 10 connected in series.
  • the power supply control unit 30 is configured to stop the power supply circuit 20 and transmit the failure diagnosis information including the region information of the diagnosis map to the system control device 5 when diagnosing the occurrence of the failure, the display unit of the system control device 5, Alternatively, an abnormality code corresponding to the teach pendant 6 is displayed.
  • the person in charge of maintenance can acquire the failure diagnosis information via the system control device 5 and can quickly perform the recovery work.
  • the diagnostic map in which the two-dimensional space of the current voltage with respect to the laser module 10 is divided into a plurality of regions has been described.
  • the three-dimensional space in which the temperature of the laser module 10 is added to the index is further divided into the plurality of regions.
  • a map may be constructed. If the laser module 10 exhibits an abnormally high temperature, a diagnostic element can be added that the laser diode LD is likely to have a short-circuit mode failure. If the laser module 10 exhibits an abnormally low temperature, the laser diode LD has an open mode failure. If the laser module 10 is in the normal temperature range, a diagnostic element indicating that no abnormality has occurred in the laser diode LD can be added.
  • Laser processing system 1 Laser oscillator 10, 10A, 10B: Laser module 12A: Reflection mirror 12B: Beam splitter LD: Laser diode 15: Total reflection mirror 16: Condensing lens 17: Diffraction grating 20: Power supply circuit 30: Power control unit 2: Optical fiber 3: Laser processing head 4: Laser robot 5: System control device (system control unit) 5A: Robot control unit 5B: Laser oscillation device control unit 6: Teach pendant

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Laser Beam Processing (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

レーザ加工ヘッド３を備えたレーザロボット４を制御するシステム制御装置５からの駆動指令に基づいて前記レーザ加工ヘッド３にレーザ光を出力するダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置１であって、直列または並列接続された複数のレーザダイオードが組み込まれたレーザモジュール１０と、レーザモジュール１０を定電流駆動する電源回路２０と、駆動指令に基づいて電源回路２０を制御するとともに、レーザモジュール１０への印加電流及び印加電圧が予め複数の領域に区分された診断マップの何れの領域に属するかに基づいて故障診断する電源制御部３０と、を備えている。

Description

ダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置、および、レーザ発振装置の故障診断方法
　本発明は、主として切断や溶接などの加工用途に用いられるダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置、および、レーザ発振装置の故障診断方法に関する。
　ファイバーレーザ加工装置及び励起用レーザダイオード電源装置において、個別のレーザダイオードへの印加電流値に基づいて異常か否かを判断するような異常検出装置が、特許文献１，２に開示されている。
特開２０１２－７９９６６号公報 特開２０１２－８４６３０号公報
　図６には、レーザ加工システム１００が例示されている。レーザ加工システム１００は、レーザ発振装置１と、レーザ発振装置１によって発振されたレーザビームを案内する光ファイバ２と、光ファイバ２で案内されたレーザビームを集光して被加工物に向けて出射するレーザ加工ヘッド３と、先端に固定したレーザ加工ヘッド３を被加工物に向けて案内するレーザロボット４と、レーザ発振装置１及びレーザロボット４を制御するシステム制御装置５と、システム制御装置５に接続されたティーチペンダント６などを備えている。図６中、符号Ｌ１，Ｌ２は通信線である。
　レーザ発振装置１は、ダイレクトダイオードレーザ方式が採用され、直列または並列接続された複数のレーザダイオードＬＤが組み込まれたレーザモジュール１０と、レーザモジュール１０を定電流駆動する電源回路２０と、システム制御部５の指令に基づいて電源回路２０を制御する電源制御部３０を備えている。
　即ち、レーザ発振装置１は、複数のレーザモジュールとビーム合波器を備えている。レーザモジュールは内部に備えた複数のレーザダイオードから得られるレーザビームを合波した１本のレーザビームを出射するように構成され、各レーザモジュールから出射されたレーザビームは、反射ミラーとビームスプリッターを備えたビーム合波器へ入射されて１本の光ビームとなる。
　レーザ加工システム１００を用いて被加工物をレーザ加工する場合、システム制御装置５は、被加工物の所望の位置にレーザビームを照射するようにレーザロボット４に走査軌跡を含む走査指令を出力するとともに、所望のレーザビームの照射位置でレーザが照射されるように電源制御部３０にレーザ駆動指令を出力するように構成されている。
　そして、電源制御部３０は、システム制御装置５からの指令に基づく所望の光強度を得るために、電源回路２０を制御してレーザモジュール１０に当該光強度に対応した値の駆動電流を印加するように制御している。
　その際に、電源回路２０からレーザモジュール１０に印加される駆動電流及び駆動電圧を検出する電流センサ及び電圧センサの出力が信号線Ｓを経由してシステム制御装置５に入力され、電流センサ及び電圧センサの値が所定の許容閾値を超えるか否かに基づいてレーザ発振装置１が正常に作動しているか否かをシステム制御装置５が診断するように構成されている。具体的には予め設定されている所定の許容閾値を超える場合に故障と診断して、レーザ発振装置１に停止指令を発している。
　しかし、システム制御装置５がレーザモジュール１０に印加される電流値に基づいてレーザ発振装置１が正常に作動しているか否かを診断し、故障の発生を検知するとレーザ発振装置１に停止指令を発する場合、故障検出からレーザ発振装置１を停止するまでの通信に要する時間遅れが生じ、その時間遅れにより波及故障を招く虞がある。
　また、故障の修復のために、例えばシステム制御装置５の表示部、またはティーチペンダント６にレーザ発振装置１の故障を知らせる故障コードが表示されるように構成しても、どのような原因で故障したのかが特定できないために、予め想定される全ての故障原因を確認する必要があり、復旧に多大の時間を要する。
　本発明の目的は、上述の問題に鑑み、波及故障を招くことがないように迅速に故障の発生を検出するとともに、故障原因の絞り込みが容易なダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置、および、レーザ発振装置の故障診断方法を提供する点にある。
　本発明の一側面は、レーザ加工ヘッドを備えたレーザロボットを制御するシステム制御装置からの駆動指令に基づいて前記レーザ加工ヘッドにレーザ光を出力するダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置であって、直列または並列接続された複数のレーザダイオードが組み込まれたレーザモジュールと、前記レーザモジュールを定電流駆動する電源回路と、前記駆動指令に基づいて前記電源回路を制御するとともに、前記レーザモジュールへの印加電流及び印加電圧が予め複数の領域に区分された診断マップの何れの領域に属するかに基づいて故障診断する電源制御部と、を備えている、レーザ発振装置に関する。
　また、本発明の別の側面は、直列または並列接続された複数のレーザダイオードが組み込まれたレーザモジュールと、前記レーザモジュールを定電流駆動する電源回路と、前記電源回路を制御する電源制御部と、を備えたダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置の故障診断方法であって、前記電源制御部により実行され、前記レーザモジュールへの印加電流及び印加電圧が予め複数の領域に区分された診断マップの何れの領域に属するかに基づいて故障診断する、故障診断方法に関する。
　本発明によれば、波及故障を招くことがないように迅速に故障の発生を検出するとともに、故障原因の絞り込みが容易なダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置、および、レーザ発振装置の故障診断方法を提供することができるようになる。
　本発明の新規な特徴を添付の請求の範囲に記述するが、本発明は、構成および内容の両方に関し、本発明の他の目的および特徴と併せ、図面を照合した以下の詳細な説明によりさらによく理解されるであろう。
本発明の実施の形態を示すレーザ発振装置が組み込まれたレーザ加工システムの説明図である。 レーザ発振装置の説明図である。 レーザモジュールの説明図である。 レーザ発振装置に組み込まれた電源回路及び電源制御部の機能ブロック構成図である。 レーザモジュールの電圧電流特性図である。 診断マップの説明図である。 別のレーザ発振装置が組み込まれたレーザ加工システムの説明図である。
　以下、本発明を適用したダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置、および、レーザ発振装置の故障診断方法の実施の形態を、図面を参照して説明する。
［基本的態様］
　本発明に係るダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置は、レーザ加工ヘッドを備えたレーザロボットを制御するシステム制御装置からの駆動指令に基づいてレーザ加工ヘッドにレーザ光を出力するように構成されている。このレーザ発振装置は、直列または並列接続された複数のレーザダイオードが組み込まれたレーザモジュールと、レーザモジュールを定電流駆動する電源回路と、システム制御装置からの駆動指令に基づいて電源回路を制御するとともに、レーザモジュールへの印加電流及び印加電圧が予め複数の領域に区分された診断マップの何れの領域に属するかに基づいて故障診断する電源制御部と、を備えている。
　システム制御装置からの駆動指令に基づいて電源制御部が電源回路を制御してレーザモジュールに所定の値の電流を印加することによりレーザモジュールからレーザ加工ヘッドに所定の強度のレーザ光が出力される。電源制御部は、所定の定電流値がレーザモジュールに印加されるように、フィードバック信号として検出したレーザモジュールへの印加電流及び印加電圧に基づいて電源回路を制御する。その際に、当該印加電流及び印加電圧が、予め電流値と電圧値を組み合わせた診断マップの何れの領域に属するかに基づいて、正常か異常かが診断される。
　診断マップは、故障予測原因と関連付けて領域区分されていてもよい。診断マップは、例えば、少なくとも印加電流及び印加電圧が正常な範囲を境にして印加電流及び印加電圧の上側及び下側に領域区分されていることが好ましい。すなわち、少なくとも印加電流及び印加電圧のそれぞれの上下もしくは高低に基づいて診断マップが複数領域に区分されていることが好ましい。例えば、診断マップは、印加電流及び印加電圧が正常な範囲（領域）、電圧値に無関係に過電流となる領域、電圧値に無関係に異常な低電流となる領域、電流値に無関係に過電圧となる領域、電流値は正常範囲だが電圧値が過度に高い領域、電流値は正常範囲だが電圧値が過度に低い領域などに区分される。
　検出された印加電流及び印加電圧が診断マップのどの領域にあるかが判明すれば、その領域に関連付けられた故障原因が予測でき、迅速且つ円滑な復旧が可能になる。
　電源制御部は、故障発生と診断すると、電源回路を停止するとともにシステム制御装置に故障診断情報を送信するように構成され、故障診断情報は、診断マップの領域情報を含むことが好ましい。
　故障発生と診断した電源制御部が制御対象である電源回路を直ちに停止することができ、故障発生から停止までの遅延時間による波及故障を招くことがない。そして、故障診断情報がシステム制御装置に送信されることにより、レーザ加工システム全体が支障なく停止されるようになる。故障診断情報に診断マップの領域情報が含まれていると、保守担当者がシステム制御装置、またはティーチペンダントを介して当該故障診断情報を取得することができ、速やかに復旧作業を行なえるようになる。
　次に、本発明に係る故障診断方法は、直列または並列接続された複数のレーザダイオードが組み込まれたレーザモジュールと、レーザモジュールを定電流駆動する電源回路と、電源回路を制御する電源制御部と、を備えたダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置の電源制御部により実行される故障診断方法であり、レーザモジュールへの印加電流及び印加電圧が予め複数の領域に区分された診断マップの何れの領域に属するかに基づいて故障診断する工程が実行される。
　そして、診断マップは、故障予測原因と関連付けて領域区分されており、故障発生と診断されると、診断マップの領域情報を含む故障診断情報が出力される。
［具体的態様］
　図１に示すように、レーザ加工システム１００は、レーザ発振装置１と、レーザ発振装置１によって発振されたレーザビームを案内する光ファイバ２と、光ファイバ２で案内されたレーザビームを集光して被加工物に向けて出射するレーザ加工ヘッド３と、先端に固定したレーザ加工ヘッド３を被加工物に向けて案内するレーザロボット４と、レーザ発振装置１及びレーザロボット４を制御するシステム制御装置５と、システム制御装置５に接続されたティーチペンダント６などを備えている。
　レーザロボット４は、複数のリンク４Ｌがそれぞれジョイント４Ｊを介して回動可能に結合された多関節型アームでなるマニピュレータと、マニピュレータを制御する制御部４Ａを備え、マニピュレータの先端部にレーザ加工ヘッド３が取り付けられている。
　システム制御装置５は、ＣＰＵ、ＣＰＵで実行される制御プログラムなどが格納されたメモリ及び入出力回路などで構成された電子制御回路を備え、当該電子制御回路によりレーザロボット４を制御するロボット制御部５Ａやレーザ発振装置１を制御するレーザ発振装置制御部５Ｂなどの機能ブロックが構成されている。そのため、システム制御装置５とレーザ発振装置１とが通信線Ｌ１で接続され、システム制御装置５とレーザロボット４とが通信線Ｌ２で接続されている。
　レーザ加工ヘッド３は、ブラケットを介してマニピュレータの先端に取り付けられたケーシング３Ａと、ケーシング３Ａに収容された集光光学系３Ｂ及び保護ガラス３Ｃなどを備えている。
　レーザ発振装置１から光ファイバ２を介してレーザ加工ヘッド３に案内されたレーザビームは、集光光学系３Ｂで集光されて、ワークテーブルＷＴに設置された溶接対象物となる被加工物Ｗの溶接部位に照射される。
　当該ケーシング３Ａには、溶接個所に向けて溶接ワイヤを供給するとともに溶接ワイヤの周囲からシールドガスを供給するシールドガスノズルを備えたワイヤ供給機構３Ｄが設けられている。ワイヤ供給機構３Ｄから供給される溶接ワイヤがレーザビームにより溶融して被加工物Ｗが溶接される。そして、溶接時に溶融した金属が周囲の空気による酸化で劣化しないように、アルゴンガスなどのシールドガスＧが溶接部位に供給される。
　なお、図１には、ワイヤ供給機構３Ｄのシールドガスノズルしか示されていないが、実際にはワイヤ供給機構３Ｄは、シールドガスノズルの先端が溶接部位に延びるようにワイヤ供給機構３Ｄの本体が、例えばケーシング３Ａの側壁に取付けられている。
　レーザ加工ヘッド３には、さらに保護ガラス３Ｃと被加工物Ｗとの間に、レーザビームの光軸Ｌと交差する方向から防汚ガスを噴射して保護ガラス３Ｃを防汚する防汚ガス供給装置３Ｅが設けられている。
　ティーチペンダント６は、システム制御装置５との通信インタフェース回路、各種の情報を表示するための表示部６Ａ、溶接条件の設定等を行うためのデータ設定部６Ｂなどを備えて構成されている。
　教示者は、ティーチペンダント６のデータ設定部６Ｂを操作して、レーザロボット４のマニピュレータに対する動作パラメータや、レーザ加工ヘッド３及びレーザ発振装置１に対する溶接パラメータ（例えばレーザ光の強度やレーザ光の繰返し周波数が含まれる）などの教示データの入力作業を行なう。入力された教示データの集合体つまりティーチング情報は通信インタフェース回路を介してティーチペンダント６からシステム制御装置５に送信され、システム制御装置５のメモリに記憶される。
　システム制御装置５は、溶接作業の開始に際してメモリから読み出したティーチング情報に基づいて演算部で必要な演算処理を実行し、レーザロボット４に必要な動作指令を出力するとともに、レーザ発振装置１にレーザビームの発振を促す駆動指令などを出力する。システム制御装置５が溶接作業の進捗に伴ってレーザロボット４、レーザ発振装置１及びレーザ加工ヘッド３に必要な指令を更新出力することにより、教示データ通りにレーザロボット４とレーザ発振装置１及びレーザ加工ヘッド３が制御される。なお、レーザ加工ヘッド３はレーザロボット４に備えた制御部４Ａを介して制御される。レーザ加工ヘッド３に出力される指令には防汚ガスの噴射指令などが含まれる。
　図２には、レーザ発振装置１の一例が示されている。レーザ発振装置１は、ダイレクトダイオードレーザ方式が採用され、直列または並列接続された複数のレーザダイオードＬＤが組み込まれた複数のレーザモジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）と、レーザモジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）から出力されたレーザビームを１本のレーザビームに合波するビーム合波器１２と、各レーザモジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）を定電流駆動する電源回路２０と、システム制御部５の駆動指令に基づいて電源回路２０を制御する電源制御部３０を備えている。
　ビーム合波器１２には反射ミラー１２Ａとビームスプリッター１２Ｂが設けられている。レーザモジュール１０Ａ，１０Ｂから出射されたレーザビームはそれぞれ偏光面が直交し、一方がＰ偏光、他方がＳ偏光といった態様で各反射ミラー１２Ａに入射して空間合成され、ビームスプリッター１２Ｂにより偏波合成される。なお、各反射ミラー１２Ａはレーザビームが互いに干渉しないように配置される。
　レーザモジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）は、内部に備えた複数のレーザダイオードから出射されるレーザビームを１本に合波したレーザビームを出射するように構成され、レーザビームの光強度は各レーザモジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）に接続された電源回路２０から供給される電流の値により調整される。各レーザモジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）の最大強度は例えば１ｋＷ程度に設定されている。
　各レーザモジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）は電源回路２０に備えた定電流回路と直列に接続され、各レーザモジュール１０（１０Ａ，１０Ｂ）へ所定の電流を印加することで同レベルの出力のレーザビームが出射される。本実施形態では１ｋＷのレーザモジュールを８個接続した構成となり、レーザビームの光強度は最大８ｋＷとなる。なお、レーザモジュールの数は８個に限定されるものではなく、レーザ発振装置１に要求される最大出力に応じてその数を増減することができる。
　図３には、レーザモジュール１０の構成が示されている。レーザモジュール１０は、冷却板１４に設置された複数のレーザダイオードＬＤと多波長のレーザ光に対してスペクトルビーム結合を行う光学素子で形成される。
　各レーザモジュール１０は、多波長λ1，λ2，λ3，…λnのレーザ光１１を、全反射ミラー１５、集光レンズ１６および回折格子１７を用いて重畳して１本のレーザビーム１８として出力するように構成されている。各レーザモジュール１０は小型化のため、全反射ミラー１５を用いて、小さな空間内で光共振及びレーザ光の重畳を行える構成となっている。なお、複数のレーザダイオードＬＤは互いに直列に接続される態様に限らず、一部が並列接続される態様であってもよい。
　回折格子１７により重畳されたレーザビーム１８はレーザモジュール１０から出射され、上述したように、他のレーザモジュール１０から出射されたレーザ光と偏波合成及び空間合成され、合成されたレーザビームが光ファイバ２（図１参照）を介してレーザ加工ヘッド３に導かれる。
　図４には、レーザ発振装置１に組み込まれた電源回路２０及び電源制御部３０の回路ブロック構成が示されている。電源回路２０は、三相商用電源から供給される交流電力を直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ２１と、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１の直流出力電圧を所定の直流電圧値に調整するＤＣ／ＤＣコンバータ２２と、ＤＣ／ＤＣコンバータの直流電圧が入力され、所望の定電流値の直流電流を出力する定電流回路２３を備え、何れも半導体スイッチング素子のスイッチング周期の調整により所望の直流電圧または直流電流を出力するように構成されている。
　電源制御部３０にはマイクロコンピュータ及び制御プログラムが格納されたメモリ回路を備え、マイクロコンピュータに備えたＣＰＵにより制御プログラムが実行されることにより、ＡＣ／ＤＣコンバータ２１、ＤＣ／ＤＣコンバータ２２、定電流回路２３のそれぞれの出力が制御される。
　電源制御部３０はシステム制御部５から指示された駆動指令に基づいて、直列接続された各レーザモジュール１０に直流電流またはパルス電流を印加すべく、レーザモジュール１０の両端電圧を検出する電圧センサＶ、レーザモジュール１０に供給される電流を検出する電流センサＡの値に基づいて定電流回路２３をフィードバック制御する。
　駆動指令には、レーザ発振装置１から出力されるレーザビームの光強度、連続光またはパルス光の選択、パルス光であればその周期がパラメータとして含まれ、電源制御部３０はその値に応じて適切な電流値が各レーザモジュール１０に印加されるように定電流回路２３を制御する。
　図５Ａには、レーザモジュール１０の電圧電流特性が例示されている。当該電圧電流特性は、直列接続されるレーザモジュール１０の数や、パルス駆動するのか連続駆動するのかによって異なるが、一般的な傾向は同じである。また、直列接続されたレーザダイオードＬＤの数により点灯開始電圧Ｖｓが異なる。
　電源制御部３０は、実際の制御中に検出された電圧センサＶ及び電流センサＡの値に基づいてレーザ発振装置１の故障診断を行なうように構成されている。具体的には、レーザモジュール１０への印加電流及び印加電圧が予め複数の領域に区分された診断マップがメモリ回路に格納され、当該診断マップの何れの領域に属するかに基づいて故障診断する。
　図５Ｂには、診断マップが例示されている。診断マップは、電圧電流空間内で、印加電流及び印加電圧が正常な範囲（図５Ｂ中の白抜き領域）を境にして上側及び下側に、領域Ｒ１からＲ５の５領域に区分されている。すなわち、正常な範囲以外は、５領域に区分されている。そして、各領域は故障予測原因と関連付けて区分されている。
　領域Ｒ１は電圧値に無関係に過電流となる場合の異常判定領域であり、電源回路２０に組み込まれた定電流回路２３が適切に機能していない状態となった場合の故障領域である。電源制御部３０と定電流回路２３の故障の可能性が高いと判断できる。
　領域Ｒ２は電流値に無関係に過電圧となる場合の異常判定領域である。初期状態から異常検出される場合には結線の誤りの可能性が高いと判断でき、正常に動作した後に異常検出される場合にはレーザモジュール１０の開放モード故障の可能性が高いと判断できる。
　領域Ｒ３は電圧値に無関係に異常な低電流となる場合の異常判定領域であり、電源の故障であると判断できる。
　領域Ｒ４は電流値が正常範囲であるにもかかわらず電圧値が低い場合の異常判定領域である。レーザモジュール１０内部のレーザダイオードＬＤの一部が短絡モード故障している可能性が高いと判断できる。
　領域Ｒ５は電流値が正常範囲であるにもかかわらず電圧値が高い場合の異常判定領域である。レーザモジュール１０内部のレーザダイオードＬＤの一部が開放モード故障している可能性が高いと判断できる。
　図５Ｂに示した診断マップは一例であり、直列接続されるレーザモジュール１０の数や、連続点灯するかパルス状に間欠点灯するかによって電流電圧特性が異なるため、代表的な複数の電流電圧特性を基準に複数の診断マップが準備されていることが好ましく、駆動指令に含まれるパラメータや直列接続されるレーザモジュール１０の数に対応した診断マップを用いて故障診断することが好ましい。
　電源制御部３０は、故障発生と診断すると、電源回路２０を停止するとともにシステム制御装置５に診断マップの領域情報を含む故障診断情報を送信するように構成され、システム制御装置５の表示部、またはティーチペンダント６に対応する異常コードが表示されるように構成されている。保守担当者がシステム制御装置５を介して当該故障診断情報を取得することができ、速やかに復旧作業を行なえるようになる。
　上述した実施形態では、レーザモジュール１０に対する電流電圧の二次元空間を複数領域に区分した診断マップを説明したが、さらにレーザモジュール１０の温度を指標に加えた三次元空間を複数領域に区分した診断マップを構成してもよい。レーザモジュール１０が異常高温を示すと、レーザダイードＬＤに短絡モードの故障が生じている可能性が高いとの診断要素が付加でき、レーザモジュール１０が異常低温を示すと、レーザダイードＬＤに開放モードの故障が生じている可能性が高いとの診断要素が付加でき、レーザモジュール１０が正常な温度範囲であれば、レーザダイードＬＤに異常が生じていないとの診断要素が付加できるようになる。
　上述した実施形態は本発明の一例に過ぎず、各部の具体的な構成は上述した具体例に限定されるものではなく、本発明の作用効果が奏される範囲で適宜変更設計可能であることはいうまでもない。
　本発明によれば、波及故障を招くことがないように迅速に故障の発生を検出するとともに、故障原因の絞り込みが容易なダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置を実現できる。
　本発明を現時点での好ましい実施態様に関して説明したが、そのような開示を限定的に解釈してはならない。種々の変形および改変は、上記開示を読むことによって本発明に属する技術分野における当業者には間違いなく明らかになるであろう。したがって、添付の請求の範囲は、本発明の真の精神および範囲から逸脱することなく、すべての変形および改変を包含する、と解釈されるべきものである。
１００：レーザ加工システム
　１：レーザ発振装置
　　１０，１０Ａ，１０Ｂ：レーザモジュール
　　１２Ａ：反射ミラー
　　１２Ｂ：ビームスプリッター
　　ＬＤ：レーザダイオード
　　１５：全反射ミラー
　　１６：集光レンズ
　　１７：回折格子
　　２０：電源回路
　　３０：電源制御部
　２：光ファイバ
　３：レーザ加工ヘッド
　４：レーザロボット
　５：システム制御装置（システム制御部）
　　５Ａ：ロボット制御部
　　５Ｂ：レーザ発振装置制御部
　６：ティーチペンダント

Claims (7)

  1. 　レーザ加工ヘッドを備えたレーザロボットを制御するシステム制御装置からの駆動指令に基づいて前記レーザ加工ヘッドにレーザ光を出力するダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置であって、
    　直列または並列接続された複数のレーザダイオードが組み込まれたレーザモジュールと、
    　前記レーザモジュールを定電流駆動する電源回路と、
    　前記駆動指令に基づいて前記電源回路を制御するとともに、前記レーザモジュールへの印加電流及び印加電圧が予め複数の領域に区分された診断マップの何れの領域に属するかに基づいて故障診断する電源制御部と、
    を備えている、ダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置。
  2. 　前記診断マップは、故障予測原因と関連付けて領域区分されている、請求項１に記載のダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置。
  3. 　前記診断マップは、少なくとも印加電流及び印加電圧が正常な範囲を境にして印加電流及び印加電圧の上側及び下側に領域区分されている、請求項１または２に記載のダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置。
  4. 　前記電源制御部は、故障発生と診断すると、前記電源回路を停止するとともに前記システム制御装置に故障診断情報を送信する、請求項１から３のいずれか１項に記載のダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置。
  5. 　前記故障診断情報は、前記診断マップの領域情報を含む、請求項４に記載のダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置。
  6. 　直列または並列接続された複数のレーザダイオードが組み込まれたレーザモジュールと、前記レーザモジュールを定電流駆動する電源回路と、前記電源回路を制御する電源制御部と、を備えたダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置の故障診断方法であって、
    　前記電源制御部により実行され、前記レーザモジュールへの印加電流及び印加電圧が予め複数の領域に区分された診断マップの何れの領域に属するかに基づいて故障診断する、ダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置の故障診断方法。
  7. 　前記診断マップは、故障予測原因と関連付けて領域区分され、故障発生と診断すると、前記診断マップの領域情報を含む故障診断情報を出力する、請求項６に記載のダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置の故障診断方法。
PCT/JP2019/016096 2018-05-18 2019-04-15 ダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置、および、レーザ発振装置の故障診断方法 WO2019220832A1 (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201980031956.9A CN112119549B (zh) 2018-05-18 2019-04-15 直接二极管激光方式的激光振荡装置以及激光振荡装置的故障诊断方法
EP19804359.8A EP3796490A4 (en) 2018-05-18 2019-04-15 Laser oscillation device for direct-diode laser method and failure diagnosis method for laser oscillation device
JP2020519520A JP7329733B2 (ja) 2018-05-18 2019-04-15 ダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置、および、レーザ発振装置の故障診断方法
US17/081,955 US12176674B2 (en) 2018-05-18 2020-10-27 Laser oscillation device for direct-diode laser method and failure diagnosis method for laser oscillation device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2018096572 2018-05-18
JP2018-096572 2018-05-18

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US17/081,955 Continuation US12176674B2 (en) 2018-05-18 2020-10-27 Laser oscillation device for direct-diode laser method and failure diagnosis method for laser oscillation device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2019220832A1 true WO2019220832A1 (ja) 2019-11-21

Family

ID=68540140

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2019/016096 WO2019220832A1 (ja) 2018-05-18 2019-04-15 ダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置、および、レーザ発振装置の故障診断方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US12176674B2 (ja)
EP (1) EP3796490A4 (ja)
JP (1) JP7329733B2 (ja)
CN (1) CN112119549B (ja)
WO (1) WO2019220832A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7462219B2 (ja) 2020-05-08 2024-04-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーザ加工装置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7415389B2 (ja) * 2019-09-18 2024-01-17 株式会社デンソーウェーブ ロボットの故障診断装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030016711A1 (en) * 2001-07-19 2003-01-23 Crawford Ian D. High-power pulsed laser diode driver
JP2005085871A (ja) * 2003-09-05 2005-03-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザ装置
JP2011199079A (ja) * 2010-03-20 2011-10-06 Fujikura Ltd 励起光源装置
JP2011198971A (ja) * 2010-03-19 2011-10-06 Furukawa Electric Co Ltd:The レーザダイオード制御装置およびレーザダイオードの制御方法
JP2012079966A (ja) 2010-10-04 2012-04-19 Miyachi Technos Corp ファイバレーザ加工装置及び励起用レーザダイオード電源装置
JP2012084630A (ja) 2010-10-08 2012-04-26 Miyachi Technos Corp ファイバレーザ加工装置及び励起用レーザダイオード電源装置
JP2012222322A (ja) * 2011-04-14 2012-11-12 Mitsubishi Electric Corp 光源点灯装置及び照明器具
JP2016081994A (ja) * 2014-10-14 2016-05-16 株式会社アマダホールディングス ダイレクトダイオードレーザ発振器

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3535002B2 (ja) 1998-02-09 2004-06-07 日本電信電話株式会社 半導体レ―ザの良否判別法
KR100630027B1 (ko) * 2000-02-10 2006-09-27 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤 레이저 구동장치, 광 헤드장치 및 광 정보 처리장치
DE10085421B4 (de) * 2000-12-27 2010-09-02 Mitsubishi Denki K.K. Laserdiodenvorrichtung mit Fehlererfassung
JP2004193376A (ja) * 2002-12-12 2004-07-08 Fuji Xerox Co Ltd 発光素子駆動装置
JP2005294449A (ja) * 2004-03-31 2005-10-20 Sharp Corp 半導体装置の検査方法および検査装置
US7787766B2 (en) * 2005-12-06 2010-08-31 Jds Uniphase Corporation Fault sensor for a laser driver circuit
JP2009026889A (ja) * 2007-07-18 2009-02-05 Mitsubishi Electric Corp 半導体レーザ装置および半導体レーザ装置の動作停止回避方法
CN102089949B (zh) * 2008-07-11 2016-08-03 小威廉·R·本纳 用于光电子器件的故障保护器及相关方法
JP5894529B2 (ja) * 2009-08-20 2016-03-30 コーニンクレッカ フィリップス エヌ ヴェＫｏｎｉｎｋｌｉｊｋｅ Ｐｈｉｌｉｐｓ Ｎ．Ｖ． 設定変更可能な輝度分布を備えるレーザー装置
WO2015145742A1 (ja) * 2014-03-28 2015-10-01 株式会社島津製作所 レーザダイオードの駆動回路及びレーザ装置
JP6373714B2 (ja) * 2014-10-14 2018-08-15 株式会社アマダホールディングス ダイレクトダイオードレーザ加工装置及びその出力監視方法
CN105720480B (zh) * 2014-12-02 2018-08-28 山东华光光电子股份有限公司 一种检测扩散Zn半导体激光器窗口区Zn扩散程度的方法及其实现装置
JP6145719B2 (ja) * 2015-04-28 2017-06-14 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーザ加工装置及びレーザ加工方法
JP6325506B2 (ja) * 2015-11-09 2018-05-16 ファナック株式会社 故障診断機能を有するレーザ装置
JP6360090B2 (ja) 2016-03-10 2018-07-18 ファナック株式会社 機械学習装置、レーザ装置および機械学習方法
JP6626036B2 (ja) * 2017-04-18 2019-12-25 ファナック株式会社 測定機能を有するレーザ加工システム

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20030016711A1 (en) * 2001-07-19 2003-01-23 Crawford Ian D. High-power pulsed laser diode driver
JP2005085871A (ja) * 2003-09-05 2005-03-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd レーザ装置
JP2011198971A (ja) * 2010-03-19 2011-10-06 Furukawa Electric Co Ltd:The レーザダイオード制御装置およびレーザダイオードの制御方法
JP2011199079A (ja) * 2010-03-20 2011-10-06 Fujikura Ltd 励起光源装置
JP2012079966A (ja) 2010-10-04 2012-04-19 Miyachi Technos Corp ファイバレーザ加工装置及び励起用レーザダイオード電源装置
JP2012084630A (ja) 2010-10-08 2012-04-26 Miyachi Technos Corp ファイバレーザ加工装置及び励起用レーザダイオード電源装置
JP2012222322A (ja) * 2011-04-14 2012-11-12 Mitsubishi Electric Corp 光源点灯装置及び照明器具
JP2016081994A (ja) * 2014-10-14 2016-05-16 株式会社アマダホールディングス ダイレクトダイオードレーザ発振器

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3796490A4

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7462219B2 (ja) 2020-05-08 2024-04-05 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 レーザ加工装置

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2019220832A1 (ja) 2021-07-01
CN112119549B (zh) 2024-07-19
US20210044081A1 (en) 2021-02-11
EP3796490A4 (en) 2021-06-30
US12176674B2 (en) 2024-12-24
CN112119549A (zh) 2020-12-22
JP7329733B2 (ja) 2023-08-21
EP3796490A1 (en) 2021-03-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7132698B2 (ja) 非アイセーフ操作モードとアイセーフ操作モードを備える加工追跡レーザーカメラ
JP2017092206A (ja) 故障診断機能を有するレーザ装置
WO2019220832A1 (ja) ダイレクトダイオードレーザ方式のレーザ発振装置、および、レーザ発振装置の故障診断方法
JP5252673B2 (ja) レーザ装置の不具合診断方法および不具合修理方法
JP2005161361A (ja) レーザ加工機の管理方法及びレーザ加工機
JP3837626B2 (ja) レーザ加工装置
JP5260097B2 (ja) レーザ加工装置
JPH10263859A (ja) レーザモニタ装置及びレーザ装置
WO2015118829A1 (ja) レーザ加工装置
US7344076B2 (en) Laser processing device
US6538231B2 (en) Laser machining apparatus
CN210201154U (zh) 一种脉冲激光器驱动电源系统
JPH02179374A (ja) レーザ加工装置
JP2012079966A (ja) ファイバレーザ加工装置及び励起用レーザダイオード電源装置
JPWO2007094028A1 (ja) レーザ発振器およびレーザ発振器制御方法
JP4757557B2 (ja) レーザ加工ヘッド
JP3874284B2 (ja) レーザ溶接機の溶接状態確認装置
JP2705485B2 (ja) レーザ加工機
JP4404586B2 (ja) レーザ治療装置
US10840664B2 (en) Laser cutting device, method of diagnosing laser oscillator and computer-readable recording medium
WO2024052998A1 (ja) レーザ発振器及びレーザ加工装置
JP7407410B2 (ja) レーザ発振器及びそれを備えたダイレクトダイオードレーザ加工装置
US11289874B2 (en) Control device and control method for controlling laser oscillator
CN222643542U (zh) 激光功率计和激光加工设备
JP4676314B2 (ja) レーザ発振器及びレーザ発振器の劣化部品判定方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 19804359

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2020519520

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2019804359

Country of ref document: EP