レーザ溶接モニタリング装置
【課題】モニタリング光の計測精度を向上し得るレーザ溶接モニタリング装置を提供する。
【解決手段】溶接の加工点３０に向ってレーザ光を照射するための照射手段１００と、加工点３０におけるレーザ光の反射光を含んでいるモニタリング光の計測に基づいて、加工点３０における溶着状態を判定する品質判定手段１７０と、モニタリング光を受光して品質判定手段に入力するための受光手段１５０と、を有するレーザ溶接モニタリング装置１００である。受光手段１５０は、レーザ光の進行方向と逆方向かつレーザ光と同軸で、照射手段の内部に入射したモニタリング光を集光する集光レンズと、集光されたモニタリング光を品質判定手段１７０に入力するための出力端子部と、集光レンズが配置される一端部と出力端子部が配置される他端部とを有し、集光されたモニタリング光の光路の外側を取り囲むように延長している円柱状あるいは円錐台状のハウジング部と、を有する。
【解決手段】溶接の加工点３０に向ってレーザ光を照射するための照射手段１００と、加工点３０におけるレーザ光の反射光を含んでいるモニタリング光の計測に基づいて、加工点３０における溶着状態を判定する品質判定手段１７０と、モニタリング光を受光して品質判定手段に入力するための受光手段１５０と、を有するレーザ溶接モニタリング装置１００である。受光手段１５０は、レーザ光の進行方向と逆方向かつレーザ光と同軸で、照射手段の内部に入射したモニタリング光を集光する集光レンズと、集光されたモニタリング光を品質判定手段１７０に入力するための出力端子部と、集光レンズが配置される一端部と出力端子部が配置される他端部とを有し、集光されたモニタリング光の光路の外側を取り囲むように延長している円柱状あるいは円錐台状のハウジング部と、を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ溶接モニタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ発振器の品質向上が進み、ビーム品質の良いレーザが開発されており、焦点距離の長い集光レンズを有し、一度に広範囲な領域を加工できるスキャナヘッドが、レーザ溶接に適用されることが多くなっている。その際、溶接が様々な位置でなされるため、モニタリング光（溶接時に生じるプラズマプルーム光や照射レーザの反射光）を、照射レーザ光と同軸から計測（観察）することにより、溶着状態をインプロセスで判定している（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４８７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、スキャナヘッドの光学系が複雑であるため、スキャナヘッド内部におけるモニタリング光の散乱が大きくなる。散乱光（迷光）は、モニタリング光のノイズ成分として計測されるため、モニタリング光の変化を正確に計測できず、溶着状態による差異が小さくなってしまう。そのため、モニタリングの判定精度が低下し、例えば、良品を不良品と判定してしまう等の問題を生じる。
【０００５】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、モニタリング光の計測精度を向上し得るレーザ溶接モニタリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明は、溶接の加工点に向ってレーザ光を照射するための照射手段と、前記加工点における前記レーザ光の反射光を含んでいるモニタリング光の計測に基づいて、前記加工点における溶着状態を判定する品質判定手段と、前記モニタリング光を受光して前記品質判定手段に入力するための受光手段と、を有するレーザ溶接モニタリング装置である。また、前記受光手段は、前記レーザ光の進行方向と逆方向かつ前記レーザ光と同軸で、前記照射手段の内部に入射した前記モニタリング光を集光する集光レンズと、集光された前記モニタリング光を前記品質判定手段に入力するための出力端子部と、前記集光レンズが配置される一端部と前記出力端子部が配置される他端部とを有し、集光された前記モニタリング光の光路の外側を取り囲むように延長している円柱状あるいは円錐台状のハウジング部と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ハウジング部は円柱状あるいは円錐台状であり、ハウジング部の他端部における出力端子部の周囲には、集光レンズを透過した散乱光の一部が入射する部位が存在するため、出力端子部に入射する散乱光が削減される。つまり、散乱光（迷光）がモニタリング光に混入することが抑制されるため、散乱光に基づくノイズ成分が低減され、モニタリング光の計測精度が向上する。したがって、良好なモニタリング光の計測精度を有するレーザ溶接モニタリング装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係るレーザ溶接のモニタリング装置を説明するための概略構成図である。
【図２】図１に示されるモニタリング光受光部を説明するための断面図である。
【図３】実施の形態１に係る比較例を説明するための断面図である。
【図４】モニタリング光のＳ／Ｎ比を説明するための概念図である。
【図５】実施の形態１に係る変形例１を説明するための断面図である。
【図６】実施の形態１に係る変形例２を説明するための断面図である。
【図７】実施の形態２に係るレーザ溶接のモニタリング装置を説明するための断面図である。
【図８】実施の形態２に係る比較例を説明するための断面図である。
【図９】図７に示される保護ガラスの角度と反射光強度との関係を説明するためのグラフである。
【図１０】実施の形態３に係るレーザ溶接のモニタリング装置を説明するための断面図である。
【図１１】実施の形態３に係る比較例を説明するための断面図である。
【図１２】実施の形態４に係るレーザ溶接のモニタリング装置を説明するための断面図である。
【図１３】実施の形態４に係る変形例１を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
図１は、実施の形態１に係るレーザ溶接のモニタリング装置を説明するための概略構成図である。
【００１１】
実施の形態１に係るモニタリング装置１００は、例えば、自動車の溶接工程に用いられるリモートレーザ溶接における溶着状態をインプロセスで判定するために使用され、スキャナヘッド１１０と、モニタリング光受光部１５０と、品質判定部１７０と、を有する。
【００１２】
スキャナヘッド１１０は、溶接の加工点３０に向ってレーザ光を照射するための照射手段であり、レーザ発振器１２０と、第１光学系１３０と、第２光学系１３２と、を有する。スキャナヘッド１１０は、一度に広範囲な領域を加工するため、例えば、ロボットハンドに取り付けられる。被溶接材は、例えば、板材１０，２０である。
【００１３】
レーザ発振器１２０は、例えば、ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザまたはディスクレーザが適用される。第１光学系１３０は、レーザ発振器１２０から出力されたレーザ光を平行光に変換するために使用される。第２光学系１３２は、第１光学系１３０を通過したレーザ光の進行方向を変更し、溶接の加工点３０に向けるために使用され、ベンディングミラー１３４と、集光光学系（集光レンズ）１３６と、スキャナミラー１３８と、保護ガラス１４１と、を有する。
【００１４】
ベンディングミラー１３４は、第１光学系１３０を通過したレーザ光の進行方向を変更し（略９０度）、集光光学系１３６に向けるために使用される。集光光学系１３６は、第１光学系１３０を通過し平行となったレーザ光を加工点に集光するために使用される。スキャナミラー１３８は、レーザ光の反射方向を変化させることにより加工エリア内の意図した位置にレーザ光を照射するために使用される。保護ガラス１４１は、レーザ光の射出口を覆うように配置されており、溶接材料の原子がスキャナヘッド内部に進入することを防ぐことにより、溶接材料のスパッタリングから第１光学系１３０および第２光学系１３２を保護している。
【００１５】
モニタリング光受光部１５０は、加工点３０におけるレーザ光の反射光およびプラズマプルーム光を含んでいるモニタリング光を受光して、品質判定部１７０に入力するための受光手段であり、導光部材である光ファイバー１０２を介して品質判定部１７０に連結されている。なお、モニタリング光は、レーザ光の進行方向と逆方向かつレーザ光と同軸で、スキャナヘッド内部（第２光学系１３２）に入射し、ベンディングミラー１３４を透過したものである。また、レーザ光の反射光は、近赤外域の波長（約１０００ｎｍ）を有し、プラズマプルーム光は、可視域の波長（約４００から８００ｎｍ）を有する。
【００１６】
品質判定部１７０は、モニタリング光の計測に基づいて、加工点３０における溶着状態を判定するために使用される品質判定手段であり、光ファイバー１０２が連結されるモニタリング光入力部１７２と、アンプ１８０と、演算部１９０と、を有する。
【００１７】
モニタリング光入力部１７２は、反射ミラー１７４と、光学フィルタ１７６と、フォトダイオード１７８と、を有する。反射ミラー１７４は、光ファイバー１０２を経由して入力されるモニタリング光の進行方向を変更し（略９０度）、光学フィルタ１７６に向けるために使用される。光学フィルタ１７６は、モニタリング光に含まれるノイズとなる波長領域の光をカットするために使用される。フォトダイオード１７８は、光学フィルタ１７６を経由したモニタリング光の強度に応じた電気信号を出力するために使用される。
【００１８】
アンプ１８０は、フォトダイオード１７８からの電気信号を増幅するために使用される。
【００１９】
演算部１９０は、例えば、コンピュータからなり、アンプ１８０によって増幅された電気信号に基づいて、加工点３０における溶着状態（未溶着状態の発生の有無）を判定するために使用される。判定方法は、特に限定されないが、例えば、溶接中の加工点３０からのモニタリング光の電気信号波形の経時的な強度変化と、未溶着が発生した時におけるモニタリング光の電気信号波形の経時的な強度変化とを比較し、強い相関関係が検出される場合、未溶着状態が発生したと判定することが可能である。
【００２０】
次に、モニタリング光受光部１５０を詳述する。
【００２１】
図２は、図１に示されるモニタリング光受光部を説明するための断面図、図３は、実施の形態１に係る比較例を説明するための断面図、図４は、モニタリング光のＳ／Ｎ比を説明するための概念図である。
【００２２】
モニタリング光受光部１５０は、反射ミラー１５２と、集光レンズ１５４と、ハウジング部１６０と、光ファイバー１０２が連結される出力端子部１０４と、を有する。反射ミラー１５２は、ベンディングミラー１３４を透過したモニタリング光の進行方向を変更（略９０度）するために使用される。集光レンズ１５４は、反射ミラー１５２で反射されたモニタリング光を集光するために使用される。
【００２３】
ハウジング部１６０は、集光レンズ１５４が配置される一端部１６２と、出力端子部１０４が配置される他端部１６４と、を有する。ハウジング部１６０の形状は、集光レンズ１５４によって集光されたモニタリング光の光路の外側を取り囲むように延長している円錐台状である。
【００２４】
ハウジング部１６０は、上述のように、モニタリング光の光路の外側を取り囲むように延長している円錐台状であり、ハウジング部の他端部１６４における出力端子部１０４の周囲には、集光レンズ１５４を透過した散乱光の一部が入射する部位が存在するため、出力端子部１０４に入射する散乱光が削減されることになる。
【００２５】
一方、図３に示される比較例に係るハウジング部２６０は、円錐形状であり、かつ、モニタリング光の光路の広がり角（ＮＡ）より小さな角度を有しているため、集光レンズ１５４を透過した散乱光の全てが、実質的に出力端子部１０４に入射することなる。
【００２６】
つまり、実施の形態１においては、比較例の場合と異なり、品質判定部１７０に入力されるモニタリング光に散乱光（迷光）が混入することが抑制されるため、散乱光に基づくノイズ成分が低減され、モニタリング光の計測精度を向上させることが可能である。特に、可視光領域の光に対して種々検討されてノイズ低減方法は、近赤外域の光（レーザ光の反射光）に適用することが困難であるため、実施の形態１は有意義である。
【００２７】
なお、実施の形態１に係るハウジング部１６０を使用した場合におけるモニタリング光の波形を計測したところ、図４に示されるＳ／Ｎ比（＝ＡＣ成分／ＤＣ成分）が、比較例に係るハウジング部２６０を使用した場合に比較して向上しており、モニタリング光の強度変化が大きく現れるようになり、判定精度が向上することが確認できた。
【００２８】
図５は、実施の形態１に係る変形例１を説明するための断面図である。
【００２９】
ハウジング部１６０の形状は、円錐台状に限定されず、図５に示されるように、円柱状（ストレート）とすることも可能である。この場合、ハウジング部１６０の製造が容易であり、製造コストを低減することが可能である。また、テーパー形状のハウジング部の在庫がある場合、当該ハウジング部を追加工（修正）することにより、転用することが可能であるため好ましい。
【００３０】
図６は、実施の形態１に係る変形例２を説明するための断面図である。
【００３１】
ハウジング部１６０の他端部１６４は、光ファイバー１０２が連結される出力端子部１０４の周辺を取り囲むように配置される凹部１６５を有することも可能である。この場合、凹部１６５に入射した散乱光が、集光レンズ側に反射する（逆方向へ逃げる）ため、出力端子部１０４に入射する散乱光をさらに削減することが可能である。
【００３２】
以上のように、実施の形態１においては、モニタリング光受光部のハウジング部は、モニタリング光の光路の外側を取り囲むように延長している円錐台状であり、光ファイバーが連結される出力端子部の周囲には、集光レンズを透過した散乱光の一部が入射する部位が存在するため、出力端子部に入射する散乱光が削減されることになる。つまり、品質判定部に入力されるモニタリング光に散乱光（迷光）が混入することが抑制されるため、散乱光に基づくノイズ成分が低減され、モニタリング光の計測精度を向上させることが可能である。したがって、良好なモニタリング光の計測精度を有するレーザ溶接モニタリング装置を提供することが可能である。
【００３３】
また、モニタリング光受光部のハウジング部が、円柱状である場合も、出力端子部に入射する散乱光を削減することが可能であり、かつ、ハウジング部の製造が容易であり、製造コストを低減することが可能であり、また、テーパー形状のハウジング部の在庫がある場合、当該ハウジング部を追加工（修正）することにより、転用することが可能である。
【００３４】
モニタリング光受光部のハウジング部の他端部に、出力端子部の周辺を取り囲むように配置される凹部を有する場合、凹部に入射した散乱光が、集光レンズ側に反射する（逆方向へ逃げる）ため、出力端子部に入射する散乱光をさらに削減することが可能である。
【００３５】
次に、実施の形態２を説明する。
【００３６】
図７は、実施の形態２に係るレーザ溶接のモニタリング装置を説明するための断面図、図８は、実施の形態２に係る比較例を説明するための断面図である。
【００３７】
実施の形態２に係るスキャナヘッド１１０は、レーザ光の照射口１１２に配置される集光レンズ１４０と、溶接材料のスパッタリングから集光レンズ１４０を保護するための第１および第２保護ガラス１４４，１４２と、を有する。
【００３８】
集光レンズ１４０は、例えば、Ｆθレンズである。第１保護ガラス１４４は、第２保護ガラス１４２より外側に位置しており、集光レンズ１４０に対して傾斜して設置されている。第２保護ガラス１４２は、集光レンズ１４０に近接して配置されており（第１保護ガラス２４４の内側に位置しており）、集光レンズに対して平行に設置されている。第２保護ガラス１４２は、集光レンズ１４０に対して平行に設置されているため、溶接材料のスパッタリングから集光レンズ１４０を確実に保護することが可能である。
【００３９】
第１保護ガラス１４４の傾斜角度は、集光レンズ１４０を通過するレーザ光の軸と、第１保護ガラス１４４の集光レンズ側表面１４５からのレーザ光の反射光の軸と、が同軸とならないように、設定されている。したがって、第１保護ガラス１４４の集光レンズ側表面１４５からの反射光が、モニタリング光の光路であるレーザ光の光路からずれることになる。例えば、第１保護ガラス１４４の傾斜が角度αである場合、反射光の傾斜は、角度２αとなり、モニタリング光の光路に進入することが抑制される。
【００４０】
一方、図８に示される比較例に係る第１保護ガラス２４４は、集光レンズ２４０および第２保護ガラス２４２に対して平行に設置されている。したがって、集光レンズ２４０と、第２保護ガラス２４２と、第１保護ガラス２４４と、の間でレーザ光が多重反射し、スキャナヘッド内部へ戻ってきてしまい、モニタリング光として計測される虞がある。
【００４１】
つまり、実施の形態２においては、比較例の場合と異なり、第１保護ガラス２４４に角度を持たせることにより、反射光の光路をずらし、多重反射の発生を抑制しているため、第１保護ガラス１４４の集光レンズ側表面１４５からの反射光に起因するモニタリング光のノイズ成分を低減することが可能である。
【００４２】
図９は、図７に示される保護ガラスの角度と反射光強度との関係を説明するためのグラフである。
【００４３】
第１保護ガラス１４４の傾斜角度の影響を調査するために、焦点距離の倍以上の位置に斜めに設置した保護ガラスにレーザ光を照射し、その際に計測されるレーザ光の反射光（錯乱光に相当する）を計測した。その結果、図９に示されるように、保護ガラスの傾斜角度が増加するに従って、反射光強度が低下し、例えば、１度以上傾けることにより、反射光強度が４０％程度削減することが可能であることが確認された。
【００４４】
以上のように、実施の形態２においては、第１保護ガラスの集光レンズ側表面からの反射光が、モニタリング光の光路からずれることになるため、第１保護ガラスの集光レンズ側表面からの反射光に起因するモニタリング光のノイズ成分を低減することが可能である。また、集光レンズに対して平行に設置されている第２保護ガラスを有するため、溶接材料のスパッタリングから集光レンズを確実に保護することが可能である。なお、保護ガラスの枚数は、特に２枚に限定されない。
【００４５】
次に、実施の形態３を説明する。
【００４６】
図１０は、実施の形態３に係るレーザ溶接のモニタリング装置を説明するための断面図、図１１は、実施の形態３に係る比較例を説明するための断面図である。
【００４７】
実施の形態３に係るスキャナヘッド１１０は、ベンディングミラー１３４の裏面の直下に配置されるレーザ光吸収手段１１４を有する。レーザ光吸収手段１１４は、ベンディングミラー１３４で反射されることなく透過したレーザ光を吸収することが可能である。
【００４８】
一方、図１１に示される比較例に係るスキャナヘッド２１０においては、ベンディングミラー２３４を透過したレーザ光は、ベンディングミラー２３４の裏面の直下で反射を繰返し、その光路が、モニタリング光の光路と略一致することで、モニタリング光として計測される虞がある。
【００４９】
つまり、実施の形態３においては、比較例の場合と異なり、ベンディングミラー１３４を透過したレーザ光を、レーザ光吸収手段１１４によって吸収することで、モニタリング光に混入することが抑制されるため、ベンディングミラー１３４を透過したレーザ光に起因するモニタリング光のノイズ成分を低減することが可能である。
【００５０】
レーザ光吸収手段１１４は、例えば、レーザ光吸収材料あるいはレーザ光吸収塗料被膜からなり、この場合、レーザ光吸収手段１１４を容易に構成することが可能である。レーザ光吸収材料は、例えば、カーボンブラックや複合酸化物系顔料等の無機系着色材、フタロシアニン系顔料やポリメチン系顔料等の有機系着色材を含有したプラスチック板である。レーザ光吸収塗料は、例えば、上記レーザ光吸収材料を含有している塗料である。
【００５１】
以上のように、実施の形態３においては、ベンディングミラーを透過したレーザ光を、レーザ光吸収手段によって吸収することで、モニタリング光に混入することが抑制されるため、ベンディングミラーを透過したレーザ光に起因するモニタリング光のノイズ成分を低減することが可能である。また、レーザ光吸収手段がレーザ光吸収材料あるいはレーザ光吸収塗料被膜からなる場合、レーザ光吸収手段を容易に構成することが可能である
次に、実施の形態４を説明する。
【００５２】
図１２は、実施の形態４に係るレーザ溶接のモニタリング装置を説明するための断面図、図１３は、実施の形態４に係る変形例１を説明するための断面図である。
【００５３】
実施の形態４に係るスキャナヘッド１１０は、ベンディングミラー１３４を透過したモニタリング光の光路と、ベンディングミラー１３４で反射されることなく透過したレーザ光の光路と、を異ならせる光路分離手段１１６を有する。
【００５４】
光路分離手段１１６は、ベンディングミラー１３４を透過したモニタリング光の光路から隔離された通路１１７を有する。通路１１７は、ベンディングミラー１３４を透過したレーザ光を導入するための開口部１１８と、開口部１１８を通過したレーザ光を反射してレーザ光の進行方向を通路１１７の延長方向に一致させるミラー（反射部材）１１９と、を有する。
【００５５】
したがって、ベンディングミラー１３４を透過したモニタリング光の光路と、ベンディングミラー１３４で反射されることなく透過したレーザ光の光路と、が異なり、ベンディングミラー１３４を透過したレーザ光が、ベンディングミラー１３４を透過したモニタリング光に混入することが抑制されるため、ベンディングミラー１３４を透過したレーザ光に起因するモニタリング光のノイズ成分を低減することが可能である。
【００５６】
また、光路分離手段１１６が、開口部１１８およびミラー１１９を有する通路１１７によって構成されるため、その構造をコンパクトにすることが可能である。
【００５７】
なお、通路１１７の延長方向は、スキャナヘッド１１０から離間する方向に限定されず、図１３に示されるように、スキャナヘッド１１０に近接する方向とすることも可能である。しかし、加工点３０におけるレーザ光の反射光およびプラズマプルーム光に起因する光が、通路１１７に進入し、モニタリング光のノイズ成分となる虞を抑制するためには、通路１１７の延長方向は、スキャナヘッド１１０から離間する方向が好ましい。
【００５８】
以上のように、実施の形態４においては、ベンディングミラーを透過したモニタリング光の光路と、ベンディングミラーで反射されることなく透過したレーザ光の光路と、が異なり、ベンディングミラーを透過したレーザ光が、ベンディングミラーを透過したモニタリング光に混入することが抑制されるため、ベンディングミラーを透過したレーザ光に起因するモニタリング光のノイズ成分を低減することが可能である。また、光路分離手段が、開口部およびミラーを有する通路によって構成されるため、その構造をコンパクトにすることが可能である。
【００５９】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で種々改変することができる。例えば、レーザ溶接モニタリング装置は、リモートレーザ溶接に適用される形態に限定されない。
【符号の説明】
【００６０】
１０，２０ 板材、
３０ 加工点、
１００ レーザ溶接モニタリング装置、
１０２ 光ファイバー（導光部材）、
１０４ 出力端子部、
１１０ スキャナヘッド、
１１２ 照射口、
１１４ レーザ光吸収手段、
１１６ 光路分離手段、
１１７ 通路、
１１８ 開口部、
１１９ ミラー（反射部材）、
１２０ レーザ発振器、
１３０ 光学系、
１３２ 光学系、
１３４ ベンディングミラー、
１３６ 集光光学系（集光レンズ）、
１３８ スキャナミラー、
１４０ 集光レンズ、
１４１ 保護ガラス、
１４２ 第２保護ガラス、
１４４ 第１保護ガラス、
１４５ 集光レンズ側表面、
１５０ モニタリング光受光部（受光手段）、
１５２ 反射ミラー、
１５４ 集光レンズ、
１６０ ハウジング部、
１６２ 一端部、
１６４ 他端部、
１６５ 凹部、
１７０ 品質判定部（品質判定手段）、
１７２ モニタリング光入力部、
１７４ 反射ミラー、
１７６ 光学フィルタ、
１７８ フォトダイオード、
１８０ アンプ、
１９０ 演算部、
２１０ スキャナヘッド、
２３４ ベンディングミラー、
２４０ 集光レンズ、
２４２ 第２保護ガラス、
２４４ 第１保護ガラス、
２６０ ハウジング部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ溶接モニタリング装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、レーザ発振器の品質向上が進み、ビーム品質の良いレーザが開発されており、焦点距離の長い集光レンズを有し、一度に広範囲な領域を加工できるスキャナヘッドが、レーザ溶接に適用されることが多くなっている。その際、溶接が様々な位置でなされるため、モニタリング光（溶接時に生じるプラズマプルーム光や照射レーザの反射光）を、照射レーザ光と同軸から計測（観察）することにより、溶着状態をインプロセスで判定している（例えば、特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１４８７９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、スキャナヘッドの光学系が複雑であるため、スキャナヘッド内部におけるモニタリング光の散乱が大きくなる。散乱光（迷光）は、モニタリング光のノイズ成分として計測されるため、モニタリング光の変化を正確に計測できず、溶着状態による差異が小さくなってしまう。そのため、モニタリングの判定精度が低下し、例えば、良品を不良品と判定してしまう等の問題を生じる。
【０００５】
本発明は、上記従来技術に伴う課題を解決するためになされたものであり、モニタリング光の計測精度を向上し得るレーザ溶接モニタリング装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するための本発明は、溶接の加工点に向ってレーザ光を照射するための照射手段と、前記加工点における前記レーザ光の反射光を含んでいるモニタリング光の計測に基づいて、前記加工点における溶着状態を判定する品質判定手段と、前記モニタリング光を受光して前記品質判定手段に入力するための受光手段と、を有するレーザ溶接モニタリング装置である。また、前記受光手段は、前記レーザ光の進行方向と逆方向かつ前記レーザ光と同軸で、前記照射手段の内部に入射した前記モニタリング光を集光する集光レンズと、集光された前記モニタリング光を前記品質判定手段に入力するための出力端子部と、前記集光レンズが配置される一端部と前記出力端子部が配置される他端部とを有し、集光された前記モニタリング光の光路の外側を取り囲むように延長している円柱状あるいは円錐台状のハウジング部と、を有する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、ハウジング部は円柱状あるいは円錐台状であり、ハウジング部の他端部における出力端子部の周囲には、集光レンズを透過した散乱光の一部が入射する部位が存在するため、出力端子部に入射する散乱光が削減される。つまり、散乱光（迷光）がモニタリング光に混入することが抑制されるため、散乱光に基づくノイズ成分が低減され、モニタリング光の計測精度が向上する。したがって、良好なモニタリング光の計測精度を有するレーザ溶接モニタリング装置を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】実施の形態１に係るレーザ溶接のモニタリング装置を説明するための概略構成図である。
【図２】図１に示されるモニタリング光受光部を説明するための断面図である。
【図３】実施の形態１に係る比較例を説明するための断面図である。
【図４】モニタリング光のＳ／Ｎ比を説明するための概念図である。
【図５】実施の形態１に係る変形例１を説明するための断面図である。
【図６】実施の形態１に係る変形例２を説明するための断面図である。
【図７】実施の形態２に係るレーザ溶接のモニタリング装置を説明するための断面図である。
【図８】実施の形態２に係る比較例を説明するための断面図である。
【図９】図７に示される保護ガラスの角度と反射光強度との関係を説明するためのグラフである。
【図１０】実施の形態３に係るレーザ溶接のモニタリング装置を説明するための断面図である。
【図１１】実施の形態３に係る比較例を説明するための断面図である。
【図１２】実施の形態４に係るレーザ溶接のモニタリング装置を説明するための断面図である。
【図１３】実施の形態４に係る変形例１を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施の形態を、図面を参照しつつ説明する。
【００１０】
図１は、実施の形態１に係るレーザ溶接のモニタリング装置を説明するための概略構成図である。
【００１１】
実施の形態１に係るモニタリング装置１００は、例えば、自動車の溶接工程に用いられるリモートレーザ溶接における溶着状態をインプロセスで判定するために使用され、スキャナヘッド１１０と、モニタリング光受光部１５０と、品質判定部１７０と、を有する。
【００１２】
スキャナヘッド１１０は、溶接の加工点３０に向ってレーザ光を照射するための照射手段であり、レーザ発振器１２０と、第１光学系１３０と、第２光学系１３２と、を有する。スキャナヘッド１１０は、一度に広範囲な領域を加工するため、例えば、ロボットハンドに取り付けられる。被溶接材は、例えば、板材１０，２０である。
【００１３】
レーザ発振器１２０は、例えば、ＹＡＧレーザ、ファイバーレーザまたはディスクレーザが適用される。第１光学系１３０は、レーザ発振器１２０から出力されたレーザ光を平行光に変換するために使用される。第２光学系１３２は、第１光学系１３０を通過したレーザ光の進行方向を変更し、溶接の加工点３０に向けるために使用され、ベンディングミラー１３４と、集光光学系（集光レンズ）１３６と、スキャナミラー１３８と、保護ガラス１４１と、を有する。
【００１４】
ベンディングミラー１３４は、第１光学系１３０を通過したレーザ光の進行方向を変更し（略９０度）、集光光学系１３６に向けるために使用される。集光光学系１３６は、第１光学系１３０を通過し平行となったレーザ光を加工点に集光するために使用される。スキャナミラー１３８は、レーザ光の反射方向を変化させることにより加工エリア内の意図した位置にレーザ光を照射するために使用される。保護ガラス１４１は、レーザ光の射出口を覆うように配置されており、溶接材料の原子がスキャナヘッド内部に進入することを防ぐことにより、溶接材料のスパッタリングから第１光学系１３０および第２光学系１３２を保護している。
【００１５】
モニタリング光受光部１５０は、加工点３０におけるレーザ光の反射光およびプラズマプルーム光を含んでいるモニタリング光を受光して、品質判定部１７０に入力するための受光手段であり、導光部材である光ファイバー１０２を介して品質判定部１７０に連結されている。なお、モニタリング光は、レーザ光の進行方向と逆方向かつレーザ光と同軸で、スキャナヘッド内部（第２光学系１３２）に入射し、ベンディングミラー１３４を透過したものである。また、レーザ光の反射光は、近赤外域の波長（約１０００ｎｍ）を有し、プラズマプルーム光は、可視域の波長（約４００から８００ｎｍ）を有する。
【００１６】
品質判定部１７０は、モニタリング光の計測に基づいて、加工点３０における溶着状態を判定するために使用される品質判定手段であり、光ファイバー１０２が連結されるモニタリング光入力部１７２と、アンプ１８０と、演算部１９０と、を有する。
【００１７】
モニタリング光入力部１７２は、反射ミラー１７４と、光学フィルタ１７６と、フォトダイオード１７８と、を有する。反射ミラー１７４は、光ファイバー１０２を経由して入力されるモニタリング光の進行方向を変更し（略９０度）、光学フィルタ１７６に向けるために使用される。光学フィルタ１７６は、モニタリング光に含まれるノイズとなる波長領域の光をカットするために使用される。フォトダイオード１７８は、光学フィルタ１７６を経由したモニタリング光の強度に応じた電気信号を出力するために使用される。
【００１８】
アンプ１８０は、フォトダイオード１７８からの電気信号を増幅するために使用される。
【００１９】
演算部１９０は、例えば、コンピュータからなり、アンプ１８０によって増幅された電気信号に基づいて、加工点３０における溶着状態（未溶着状態の発生の有無）を判定するために使用される。判定方法は、特に限定されないが、例えば、溶接中の加工点３０からのモニタリング光の電気信号波形の経時的な強度変化と、未溶着が発生した時におけるモニタリング光の電気信号波形の経時的な強度変化とを比較し、強い相関関係が検出される場合、未溶着状態が発生したと判定することが可能である。
【００２０】
次に、モニタリング光受光部１５０を詳述する。
【００２１】
図２は、図１に示されるモニタリング光受光部を説明するための断面図、図３は、実施の形態１に係る比較例を説明するための断面図、図４は、モニタリング光のＳ／Ｎ比を説明するための概念図である。
【００２２】
モニタリング光受光部１５０は、反射ミラー１５２と、集光レンズ１５４と、ハウジング部１６０と、光ファイバー１０２が連結される出力端子部１０４と、を有する。反射ミラー１５２は、ベンディングミラー１３４を透過したモニタリング光の進行方向を変更（略９０度）するために使用される。集光レンズ１５４は、反射ミラー１５２で反射されたモニタリング光を集光するために使用される。
【００２３】
ハウジング部１６０は、集光レンズ１５４が配置される一端部１６２と、出力端子部１０４が配置される他端部１６４と、を有する。ハウジング部１６０の形状は、集光レンズ１５４によって集光されたモニタリング光の光路の外側を取り囲むように延長している円錐台状である。
【００２４】
ハウジング部１６０は、上述のように、モニタリング光の光路の外側を取り囲むように延長している円錐台状であり、ハウジング部の他端部１６４における出力端子部１０４の周囲には、集光レンズ１５４を透過した散乱光の一部が入射する部位が存在するため、出力端子部１０４に入射する散乱光が削減されることになる。
【００２５】
一方、図３に示される比較例に係るハウジング部２６０は、円錐形状であり、かつ、モニタリング光の光路の広がり角（ＮＡ）より小さな角度を有しているため、集光レンズ１５４を透過した散乱光の全てが、実質的に出力端子部１０４に入射することなる。
【００２６】
つまり、実施の形態１においては、比較例の場合と異なり、品質判定部１７０に入力されるモニタリング光に散乱光（迷光）が混入することが抑制されるため、散乱光に基づくノイズ成分が低減され、モニタリング光の計測精度を向上させることが可能である。特に、可視光領域の光に対して種々検討されてノイズ低減方法は、近赤外域の光（レーザ光の反射光）に適用することが困難であるため、実施の形態１は有意義である。
【００２７】
なお、実施の形態１に係るハウジング部１６０を使用した場合におけるモニタリング光の波形を計測したところ、図４に示されるＳ／Ｎ比（＝ＡＣ成分／ＤＣ成分）が、比較例に係るハウジング部２６０を使用した場合に比較して向上しており、モニタリング光の強度変化が大きく現れるようになり、判定精度が向上することが確認できた。
【００２８】
図５は、実施の形態１に係る変形例１を説明するための断面図である。
【００２９】
ハウジング部１６０の形状は、円錐台状に限定されず、図５に示されるように、円柱状（ストレート）とすることも可能である。この場合、ハウジング部１６０の製造が容易であり、製造コストを低減することが可能である。また、テーパー形状のハウジング部の在庫がある場合、当該ハウジング部を追加工（修正）することにより、転用することが可能であるため好ましい。
【００３０】
図６は、実施の形態１に係る変形例２を説明するための断面図である。
【００３１】
ハウジング部１６０の他端部１６４は、光ファイバー１０２が連結される出力端子部１０４の周辺を取り囲むように配置される凹部１６５を有することも可能である。この場合、凹部１６５に入射した散乱光が、集光レンズ側に反射する（逆方向へ逃げる）ため、出力端子部１０４に入射する散乱光をさらに削減することが可能である。
【００３２】
以上のように、実施の形態１においては、モニタリング光受光部のハウジング部は、モニタリング光の光路の外側を取り囲むように延長している円錐台状であり、光ファイバーが連結される出力端子部の周囲には、集光レンズを透過した散乱光の一部が入射する部位が存在するため、出力端子部に入射する散乱光が削減されることになる。つまり、品質判定部に入力されるモニタリング光に散乱光（迷光）が混入することが抑制されるため、散乱光に基づくノイズ成分が低減され、モニタリング光の計測精度を向上させることが可能である。したがって、良好なモニタリング光の計測精度を有するレーザ溶接モニタリング装置を提供することが可能である。
【００３３】
また、モニタリング光受光部のハウジング部が、円柱状である場合も、出力端子部に入射する散乱光を削減することが可能であり、かつ、ハウジング部の製造が容易であり、製造コストを低減することが可能であり、また、テーパー形状のハウジング部の在庫がある場合、当該ハウジング部を追加工（修正）することにより、転用することが可能である。
【００３４】
モニタリング光受光部のハウジング部の他端部に、出力端子部の周辺を取り囲むように配置される凹部を有する場合、凹部に入射した散乱光が、集光レンズ側に反射する（逆方向へ逃げる）ため、出力端子部に入射する散乱光をさらに削減することが可能である。
【００３５】
次に、実施の形態２を説明する。
【００３６】
図７は、実施の形態２に係るレーザ溶接のモニタリング装置を説明するための断面図、図８は、実施の形態２に係る比較例を説明するための断面図である。
【００３７】
実施の形態２に係るスキャナヘッド１１０は、レーザ光の照射口１１２に配置される集光レンズ１４０と、溶接材料のスパッタリングから集光レンズ１４０を保護するための第１および第２保護ガラス１４４，１４２と、を有する。
【００３８】
集光レンズ１４０は、例えば、Ｆθレンズである。第１保護ガラス１４４は、第２保護ガラス１４２より外側に位置しており、集光レンズ１４０に対して傾斜して設置されている。第２保護ガラス１４２は、集光レンズ１４０に近接して配置されており（第１保護ガラス２４４の内側に位置しており）、集光レンズに対して平行に設置されている。第２保護ガラス１４２は、集光レンズ１４０に対して平行に設置されているため、溶接材料のスパッタリングから集光レンズ１４０を確実に保護することが可能である。
【００３９】
第１保護ガラス１４４の傾斜角度は、集光レンズ１４０を通過するレーザ光の軸と、第１保護ガラス１４４の集光レンズ側表面１４５からのレーザ光の反射光の軸と、が同軸とならないように、設定されている。したがって、第１保護ガラス１４４の集光レンズ側表面１４５からの反射光が、モニタリング光の光路であるレーザ光の光路からずれることになる。例えば、第１保護ガラス１４４の傾斜が角度αである場合、反射光の傾斜は、角度２αとなり、モニタリング光の光路に進入することが抑制される。
【００４０】
一方、図８に示される比較例に係る第１保護ガラス２４４は、集光レンズ２４０および第２保護ガラス２４２に対して平行に設置されている。したがって、集光レンズ２４０と、第２保護ガラス２４２と、第１保護ガラス２４４と、の間でレーザ光が多重反射し、スキャナヘッド内部へ戻ってきてしまい、モニタリング光として計測される虞がある。
【００４１】
つまり、実施の形態２においては、比較例の場合と異なり、第１保護ガラス２４４に角度を持たせることにより、反射光の光路をずらし、多重反射の発生を抑制しているため、第１保護ガラス１４４の集光レンズ側表面１４５からの反射光に起因するモニタリング光のノイズ成分を低減することが可能である。
【００４２】
図９は、図７に示される保護ガラスの角度と反射光強度との関係を説明するためのグラフである。
【００４３】
第１保護ガラス１４４の傾斜角度の影響を調査するために、焦点距離の倍以上の位置に斜めに設置した保護ガラスにレーザ光を照射し、その際に計測されるレーザ光の反射光（錯乱光に相当する）を計測した。その結果、図９に示されるように、保護ガラスの傾斜角度が増加するに従って、反射光強度が低下し、例えば、１度以上傾けることにより、反射光強度が４０％程度削減することが可能であることが確認された。
【００４４】
以上のように、実施の形態２においては、第１保護ガラスの集光レンズ側表面からの反射光が、モニタリング光の光路からずれることになるため、第１保護ガラスの集光レンズ側表面からの反射光に起因するモニタリング光のノイズ成分を低減することが可能である。また、集光レンズに対して平行に設置されている第２保護ガラスを有するため、溶接材料のスパッタリングから集光レンズを確実に保護することが可能である。なお、保護ガラスの枚数は、特に２枚に限定されない。
【００４５】
次に、実施の形態３を説明する。
【００４６】
図１０は、実施の形態３に係るレーザ溶接のモニタリング装置を説明するための断面図、図１１は、実施の形態３に係る比較例を説明するための断面図である。
【００４７】
実施の形態３に係るスキャナヘッド１１０は、ベンディングミラー１３４の裏面の直下に配置されるレーザ光吸収手段１１４を有する。レーザ光吸収手段１１４は、ベンディングミラー１３４で反射されることなく透過したレーザ光を吸収することが可能である。
【００４８】
一方、図１１に示される比較例に係るスキャナヘッド２１０においては、ベンディングミラー２３４を透過したレーザ光は、ベンディングミラー２３４の裏面の直下で反射を繰返し、その光路が、モニタリング光の光路と略一致することで、モニタリング光として計測される虞がある。
【００４９】
つまり、実施の形態３においては、比較例の場合と異なり、ベンディングミラー１３４を透過したレーザ光を、レーザ光吸収手段１１４によって吸収することで、モニタリング光に混入することが抑制されるため、ベンディングミラー１３４を透過したレーザ光に起因するモニタリング光のノイズ成分を低減することが可能である。
【００５０】
レーザ光吸収手段１１４は、例えば、レーザ光吸収材料あるいはレーザ光吸収塗料被膜からなり、この場合、レーザ光吸収手段１１４を容易に構成することが可能である。レーザ光吸収材料は、例えば、カーボンブラックや複合酸化物系顔料等の無機系着色材、フタロシアニン系顔料やポリメチン系顔料等の有機系着色材を含有したプラスチック板である。レーザ光吸収塗料は、例えば、上記レーザ光吸収材料を含有している塗料である。
【００５１】
以上のように、実施の形態３においては、ベンディングミラーを透過したレーザ光を、レーザ光吸収手段によって吸収することで、モニタリング光に混入することが抑制されるため、ベンディングミラーを透過したレーザ光に起因するモニタリング光のノイズ成分を低減することが可能である。また、レーザ光吸収手段がレーザ光吸収材料あるいはレーザ光吸収塗料被膜からなる場合、レーザ光吸収手段を容易に構成することが可能である
次に、実施の形態４を説明する。
【００５２】
図１２は、実施の形態４に係るレーザ溶接のモニタリング装置を説明するための断面図、図１３は、実施の形態４に係る変形例１を説明するための断面図である。
【００５３】
実施の形態４に係るスキャナヘッド１１０は、ベンディングミラー１３４を透過したモニタリング光の光路と、ベンディングミラー１３４で反射されることなく透過したレーザ光の光路と、を異ならせる光路分離手段１１６を有する。
【００５４】
光路分離手段１１６は、ベンディングミラー１３４を透過したモニタリング光の光路から隔離された通路１１７を有する。通路１１７は、ベンディングミラー１３４を透過したレーザ光を導入するための開口部１１８と、開口部１１８を通過したレーザ光を反射してレーザ光の進行方向を通路１１７の延長方向に一致させるミラー（反射部材）１１９と、を有する。
【００５５】
したがって、ベンディングミラー１３４を透過したモニタリング光の光路と、ベンディングミラー１３４で反射されることなく透過したレーザ光の光路と、が異なり、ベンディングミラー１３４を透過したレーザ光が、ベンディングミラー１３４を透過したモニタリング光に混入することが抑制されるため、ベンディングミラー１３４を透過したレーザ光に起因するモニタリング光のノイズ成分を低減することが可能である。
【００５６】
また、光路分離手段１１６が、開口部１１８およびミラー１１９を有する通路１１７によって構成されるため、その構造をコンパクトにすることが可能である。
【００５７】
なお、通路１１７の延長方向は、スキャナヘッド１１０から離間する方向に限定されず、図１３に示されるように、スキャナヘッド１１０に近接する方向とすることも可能である。しかし、加工点３０におけるレーザ光の反射光およびプラズマプルーム光に起因する光が、通路１１７に進入し、モニタリング光のノイズ成分となる虞を抑制するためには、通路１１７の延長方向は、スキャナヘッド１１０から離間する方向が好ましい。
【００５８】
以上のように、実施の形態４においては、ベンディングミラーを透過したモニタリング光の光路と、ベンディングミラーで反射されることなく透過したレーザ光の光路と、が異なり、ベンディングミラーを透過したレーザ光が、ベンディングミラーを透過したモニタリング光に混入することが抑制されるため、ベンディングミラーを透過したレーザ光に起因するモニタリング光のノイズ成分を低減することが可能である。また、光路分離手段が、開口部およびミラーを有する通路によって構成されるため、その構造をコンパクトにすることが可能である。
【００５９】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲で種々改変することができる。例えば、レーザ溶接モニタリング装置は、リモートレーザ溶接に適用される形態に限定されない。
【符号の説明】
【００６０】
１０，２０ 板材、
３０ 加工点、
１００ レーザ溶接モニタリング装置、
１０２ 光ファイバー（導光部材）、
１０４ 出力端子部、
１１０ スキャナヘッド、
１１２ 照射口、
１１４ レーザ光吸収手段、
１１６ 光路分離手段、
１１７ 通路、
１１８ 開口部、
１１９ ミラー（反射部材）、
１２０ レーザ発振器、
１３０ 光学系、
１３２ 光学系、
１３４ ベンディングミラー、
１３６ 集光光学系（集光レンズ）、
１３８ スキャナミラー、
１４０ 集光レンズ、
１４１ 保護ガラス、
１４２ 第２保護ガラス、
１４４ 第１保護ガラス、
１４５ 集光レンズ側表面、
１５０ モニタリング光受光部（受光手段）、
１５２ 反射ミラー、
１５４ 集光レンズ、
１６０ ハウジング部、
１６２ 一端部、
１６４ 他端部、
１６５ 凹部、
１７０ 品質判定部（品質判定手段）、
１７２ モニタリング光入力部、
１７４ 反射ミラー、
１７６ 光学フィルタ、
１７８ フォトダイオード、
１８０ アンプ、
１９０ 演算部、
２１０ スキャナヘッド、
２３４ ベンディングミラー、
２４０ 集光レンズ、
２４２ 第２保護ガラス、
２４４ 第１保護ガラス、
２６０ ハウジング部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接の加工点に向ってレーザ光を照射するための照射手段と、
前記加工点における前記レーザ光の反射光を含んでいるモニタリング光の計測に基づいて、前記加工点における溶着状態を判定する品質判定手段と、
前記モニタリング光を受光して前記品質判定手段に入力するための受光手段と、を有し、
前記受光手段は、
前記レーザ光の進行方向と逆方向かつ前記レーザ光と同軸で、前記照射手段の内部に入射した前記モニタリング光を集光する集光レンズと、
集光された前記モニタリング光を前記品質判定手段に入力するための出力端子部と、
前記集光レンズが配置される一端部と前記出力端子部が配置される他端部とを有し、集光された前記モニタリング光の光路の外側を取り囲むように延長している円柱状あるいは円錐台状のハウジング部と、
を有することを特徴とするレーザ溶接モニタリング装置。
【請求項２】
前記ハウジング部は、円柱状であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接モニタリング装置。
【請求項３】
前記ハウジング部の他端部は、前記出力端子部の周辺を取り囲むように配置される凹部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ溶接モニタリング装置。
【請求項４】
前記照射手段は、前記レーザ光の照射口に配置される集光レンズと、溶接材料のスパッタリングから前記集光レンズを保護するための保護ガラスと、を有しており、
前記保護ガラスは、
前記集光レンズを通過する前記レーザ光の軸と、前記保護ガラスの集光レンズ側表面からの前記レーザ光の反射光の軸と、が同軸とならないように、前記集光レンズに対して傾斜して設置されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ溶接モニタリング装置。
【請求項５】
前記照射手段は、前記集光レンズと前記保護ガラスとの間に配置される第２の保護ガラスを有しており、
前記第２の保護ガラスは、前記集光レンズに対して平行に設置されている
ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ溶接モニタリング装置。
【請求項６】
前記照射手段は、
前記レーザ光を出射するレーザ発振器と、
光透過性を有し、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光の進行方向を変更するために前記レーザ光を反射すると共に前記モニタリング光を前記受光手段に導入するために前記モニタリング光が透過するベンディングミラーと、
前記ベンディングミラーで反射されることなく透過したレーザ光を吸収するためのレーザ光吸収手段と、
を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ溶接モニタリング装置。
【請求項７】
前記レーザ光吸収手段は、レーザ光吸収材料あるいはレーザ光吸収塗料被膜からなることを特徴とする請求項６に記載のレーザ溶接モニタリング装置。
【請求項８】
前記照射手段は、
前記レーザ光を出射するレーザ発振器と、
光透過性を有し、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光の進行方向を変更するために前記レーザ光を反射すると共に前記モニタリング光を前記受光手段に導入するために前記モニタリング光が透過するベンディングミラーと、
前記ベンディングミラーを透過した前記モニタリング光の光路と、前記ベンディングミラーで反射されることなく透過したレーザ光の光路とを異ならせる光路分離手段と、
を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ溶接モニタリング装置。
【請求項９】
前記光路分離手段は、前記ベンディングミラーを透過した前記モニタリング光の光路から隔離された通路を有し、
前記通路は、
前記ベンディングミラーを透過したレーザ光を導入するための開口部と、
前記開口部を通過した前記レーザ光を反射して、前記レーザ光の進行方向を前記通路の延長方向に一致させる反射部材と、
を有することを特徴とする請求項８に記載のレーザ溶接モニタリング装置。
【請求項１】
溶接の加工点に向ってレーザ光を照射するための照射手段と、
前記加工点における前記レーザ光の反射光を含んでいるモニタリング光の計測に基づいて、前記加工点における溶着状態を判定する品質判定手段と、
前記モニタリング光を受光して前記品質判定手段に入力するための受光手段と、を有し、
前記受光手段は、
前記レーザ光の進行方向と逆方向かつ前記レーザ光と同軸で、前記照射手段の内部に入射した前記モニタリング光を集光する集光レンズと、
集光された前記モニタリング光を前記品質判定手段に入力するための出力端子部と、
前記集光レンズが配置される一端部と前記出力端子部が配置される他端部とを有し、集光された前記モニタリング光の光路の外側を取り囲むように延長している円柱状あるいは円錐台状のハウジング部と、
を有することを特徴とするレーザ溶接モニタリング装置。
【請求項２】
前記ハウジング部は、円柱状であることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接モニタリング装置。
【請求項３】
前記ハウジング部の他端部は、前記出力端子部の周辺を取り囲むように配置される凹部を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のレーザ溶接モニタリング装置。
【請求項４】
前記照射手段は、前記レーザ光の照射口に配置される集光レンズと、溶接材料のスパッタリングから前記集光レンズを保護するための保護ガラスと、を有しており、
前記保護ガラスは、
前記集光レンズを通過する前記レーザ光の軸と、前記保護ガラスの集光レンズ側表面からの前記レーザ光の反射光の軸と、が同軸とならないように、前記集光レンズに対して傾斜して設置されている
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のレーザ溶接モニタリング装置。
【請求項５】
前記照射手段は、前記集光レンズと前記保護ガラスとの間に配置される第２の保護ガラスを有しており、
前記第２の保護ガラスは、前記集光レンズに対して平行に設置されている
ことを特徴とする請求項４に記載のレーザ溶接モニタリング装置。
【請求項６】
前記照射手段は、
前記レーザ光を出射するレーザ発振器と、
光透過性を有し、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光の進行方向を変更するために前記レーザ光を反射すると共に前記モニタリング光を前記受光手段に導入するために前記モニタリング光が透過するベンディングミラーと、
前記ベンディングミラーで反射されることなく透過したレーザ光を吸収するためのレーザ光吸収手段と、
を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ溶接モニタリング装置。
【請求項７】
前記レーザ光吸収手段は、レーザ光吸収材料あるいはレーザ光吸収塗料被膜からなることを特徴とする請求項６に記載のレーザ溶接モニタリング装置。
【請求項８】
前記照射手段は、
前記レーザ光を出射するレーザ発振器と、
光透過性を有し、前記レーザ発振器から出射されたレーザ光の進行方向を変更するために前記レーザ光を反射すると共に前記モニタリング光を前記受光手段に導入するために前記モニタリング光が透過するベンディングミラーと、
前記ベンディングミラーを透過した前記モニタリング光の光路と、前記ベンディングミラーで反射されることなく透過したレーザ光の光路とを異ならせる光路分離手段と、
を有することを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のレーザ溶接モニタリング装置。
【請求項９】
前記光路分離手段は、前記ベンディングミラーを透過した前記モニタリング光の光路から隔離された通路を有し、
前記通路は、
前記ベンディングミラーを透過したレーザ光を導入するための開口部と、
前記開口部を通過した前記レーザ光を反射して、前記レーザ光の進行方向を前記通路の延長方向に一致させる反射部材と、
を有することを特徴とする請求項８に記載のレーザ溶接モニタリング装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−３５３０７（Ｐ２０１２−３５３０７Ａ）
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１７８９３６（Ｐ２０１０−１７８９３６）
【出願日】平成２２年８月９日（２０１０．８．９）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月２３日（２０１２．２．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月９日（２０１０．８．９）
【出願人】（０００００３９９７）日産自動車株式会社 (16,386)
【Ｆターム（参考）】
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