(57)【要約】  ワークからの溶接時の輻射熱により、センサユニットの耐久性および検出精度が低下してしまうことがある。センサ装置１は、センサユニット２と、収容ケース３と、遮蔽部材５とを備えている。センサユニット２は、ワークＷの形状またはワークＷまでの距離を測定するための装置である。収容ケース３は、センサユニット２を収容するとともに、投光部２１からのレーザ光Ｌ１および検出部２２へのレーザ光Ｌ２が通過する投光用通過部３６ａ、検出用通過部３６ｂが形成されている。遮蔽部材５は、収容ケース３に取付けられ、ワークＷの溶接時に発生する輻射熱のうち、収容ケース３の下側の収容ケース３の表面に向かう輻射熱を遮蔽する。遮蔽部材５の材料は、収容ケース３の材料よりも熱伝導率が低い材料からなる。
2018169049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
溶接されるワークの状態または前記ワークまでの距離を測定するセンサユニットと、前記センサユニットを収容する収容部と、前記ワークの溶接時に発生する輻射熱のうち、前記収容部に向かう輻射熱を遮蔽する遮蔽部と、を有した収容体と、を少なくとも備えた、溶接用センサ装置であって、
前記遮蔽部の材料は、前記収容部の材料よりも熱伝導率が低い材料からなることを特徴とする溶接用センサ装置。
【請求項２】
前記遮蔽部は、前記収容部を収容ケースとして、前記収容ケースに取付けられた遮蔽部材であり、
前記遮蔽部材には、前記輻射熱を遮蔽するように延在した板状部と、前記ワークが溶接される側とは反対側に位置する前記板状部の裏面に、前記収容ケースに前記遮蔽部材を取付けるための取付け部と、が形成されており、
前記遮蔽部材は、前記板状部の裏面側において、前記取付け部を介して、前記収容ケースに取付けられていることを特徴とする請求項１に記載の溶接用センサ装置。
【請求項３】
前記遮蔽部材を前記収容ケースに取付けた状態で、前記遮蔽部材の前記板状部と前記収容ケースとの間に、間隙が形成されていることを特徴とする請求項２に記載の溶接用センサ装置。
【請求項４】
前記遮蔽部材の前記取付け部を第１取付け部としたときに、前記収容ケースには、前記板状部の裏面側において、前記遮蔽部材を取り付けるための第２取付け部が形成されており、
前記第１取付け部および前記第２取付け部には、取付け用のシャフトを挿通する貫通孔が形成されており、
前記遮蔽部材は、前記取付け部の前記貫通孔と、前記収容ケースの前記貫通孔とに、前記シャフトを挿通することにより、前記収容ケースに取付けられていることを特徴とする請求項３に記載の溶接用センサ装置。
【請求項５】
前記第１および第２取付け部の前記貫通孔の少なくとも一方の貫通孔と、前記シャフトとの間には、間隙が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の溶接用センサ装置。
【請求項６】
前記収容ケースには、前記遮蔽部材を前記収容ケースに取付けた状態で、前記遮蔽部材を、前記ワークが溶接される側に付勢する弾性部材が取着されており、
前記弾性部材で、前記遮蔽部材を付勢した状態で、前記収容ケースと前記遮蔽部材の前記板状部との間に、前記間隙が形成されることを特徴とする請求項３に記載の溶接用センサ装置。
【請求項７】
前記遮蔽部材の材料は、セラミックス材料からなることを特徴とする請求項３に記載の溶接用センサ装置。
【請求項８】
前記センサユニットは、溶接されるワークの表面からの光を検出光として検出する検出部を少なくとも備え、
前記収容ケースは、前記センサユニットを収容するとともに、前記検出部へ向かう検出光が通過する少なくとも１つの通過部が形成されたケース本体と、
前記検出光を透過する保護プレートを有し、前記通過部を前記保護プレートで覆うように、前記ケース本体に取付けられた保護カバーと、を備えており、
前記保護カバーに、前記遮蔽部材が取り付けられていることを特徴とする請求項３に記載の溶接用センサ装置。
【請求項９】
前記遮蔽部材を前記収容ケースに取付けた状態で、前記遮蔽部材の前記板状部と前記保護カバーとの間に、前記間隙を形成しつつ、前記ワークから離れる方向の前記板状部の端部で、前記保護カバーと接触しており、
前記保護カバーには、内部に気体を流すガス流路が形成されており、前記ガス流路には、一方向に延在した複数のフィンが形成されていることを特徴とする請求項８に記載の溶接用センサ装置。
【請求項１０】
前記溶接用センサ装置に対して、前記ワークを溶接する側の前記保護カバーの表面を前記保護カバーの前面とし、その反対側の表面を前記保護カバーの背面としたときに、
前記板状部の前記端部は、前記保護カバーの前記前面に当接しており、
前記ガス流路は、前記保護カバーの前面側から背面側に流れるように、形成されており、
前記フィンは、前記保護カバーの前面側から背面側に向かって延在していることを特徴とする請求項９に記載の溶接用センサ装置。
【請求項１１】
前記ケース本体と、前記保護カバーとの間には、スペーサが配置され、前記スペーサの材料は、前記ケース本体および前記保護カバーの材料よりも、熱伝導率が低い材料からなることを特徴とする請求項８に記載の溶接用センサ装置。
【請求項１２】
前記センサユニットは、溶接されるワークの表面からの光を検出光として検出する検出部を少なくとも備え、前記検出部で検出された前記検出光により、前記ワークの状態または前記検出部から前記ワークまでの距離を測定するものであり、
前記溶接用センサ装置は、前記センサユニットを収容するとともに、前記検出部へ向かう検出光が通過する少なくとも１つの通過部が形成されたケース本体と、前記検出光を透過する保護プレートを有し、前記通過部を前記保護プレートで覆うように、前記ケース本体に取付けられた保護カバーと、を備え、
前記保護カバーは、前記保護プレートを備えたカートリッジと、前記カートリッジを保持し、前記ケース本体に取付けられたホルダと、を備えており、前記ホルダを前記ケース本体に取付けた状態で、前記カートリッジは、前記ホルダに対して、着脱自在に係合していることを特徴とする請求項１に記載の溶接用センサ装置。
【請求項１３】
前記溶接用センサ装置に対して、前記ワークを溶接する溶接装置が配置される側の前記保護カバーの表面を前記保護カバーの前面とし、その反対側の表面を前記保護カバーの背面としたときに、
前記カートリッジは、前記ホルダに保持された状態で、前記ホルダに対して、前記保護カバーの前面側から背面側に向かってスライドさせ、前記ホルダから引き抜き可能なように、前記ホルダに係合していることを特徴とする請求項１２に記載の溶接用センサ装置。
【請求項１４】
前記ホルダを前記ケース本体に取付けた状態で、前記ホルダと前記ケース本体との間に、前記カートリッジを収容する収容凹部が形成されており、
前記収容凹部には、前記背面において、前記カートリッジを挿入するための挿入口が形成されていることを特徴とする請求項１３に記載の溶接用センサ装置。
【請求項１５】
前記カートリッジは、前記保護プレートを保持するカートリッジ本体を備えており、前記カートリッジ本体に前記保護プレートを保持した状態で、前記保護プレートの存在の有無を視認するための視認部が前記保護プレートに形成されていることを特徴とする請求項１２に記載の溶接用センサ装置。
【請求項１６】
前記ケース本体には、前記カートリッジを前記ホルダに保持した状態で、前記保護プレートを検出するプレート検出センサが配置されていることを特徴とする請求項１５に記載の溶接用センサ装置。
【請求項１７】
前記視認部は、前記保護プレートに金属材料が被覆された部分であり、前記プレート検出センサは、前記視認部を検出するセンサであることを特徴とする請求項１６に記載の溶接用センサ装置。
【請求項１８】
前記プレート検出センサは、前記視認部に向かって検出用レーザ光を照射し、前記視認部で反射した検出用レーザ光を検出することにより、前記保護プレートの存在の有無を検出するセンサであり、
前記カートリッジ本体には、前記保護プレートを保持していない状態で、照射される前記検出用レーザ光を通過し、かつ、前記保護プレートを保持した状態で、前記視認部に覆われる位置に貫通孔が形成されており、
前記ホルダは、前記貫通孔を通過した前記検出用レーザ光が、前記プレート検出センサに向かって反射することを防止する反射防止部を有することを特徴とする請求項１７に記載の溶接用センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワークの溶接を行うに好適な溶接用センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、開先形状を有した一対の鉄板などのワークに対して、アーク溶接などにより突合せ溶接などの溶接を行う際には、溶接トーチをワーク（突き合わせた開先形状の部分）に近づける。この状態で、溶接トーチから送られる溶接用ワイヤの先端と、ワークとの間に電圧を印加することにより、これらの間にアークを発生させる。これにより、溶接用ワイヤが溶融するとともに、ワークが加熱されて溶融し、ワーク同士の溶接を行うことができる。【０００３】
溶接を行う際には、溶接トーチとワークとの距離または、ワークの形状は、ワークの溶接の品質に影響する。このような点から、例えば、特許文献１には、ワークの形状を測定する溶接用センサ装置が提案されている。【０００４】
特許文献１に示す溶接用センサ装置は、レーザ光を投光する投光部と、ワークの表面から反射したレーザ光を検出する検出部と、を備え、検出されたレーザ光から、ワークの形状を測定している。投光部と検出部とは、ハウジング（ケース本体）と保護カバーとで構成された収容ケース（収容部）に収容されている。保護カバーには、溶接時に発生するワークからのスパッタを遮蔽する遮蔽部が形成されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９５５０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、特許文献１のセンサ装置によれば、遮蔽部により、収容体に向かう溶接部からのスパッタの付着を低減することができる。しかしながら、このセンサ装置によれば、収容部の保護カバーに遮蔽部が一体的に形成され、かつ同じ材料からなるので、ワークからの溶接時の輻射熱は、遮蔽部から保護カバー全体に伝わり、収容部を介して、その内部の投光部と検出部を備えたセンサユニットに伝達されやすい。この伝達された熱により、センサユニットが耐熱温度を超えて加熱されてしまうと、センサユニットの耐久性が確保できないばかりでなく、センサユニットおよびこれを取り付ける部品が熱膨張するため、センサユニットの取付け状態も変化し、センサユニット検出精度を確保することが難しくなることがある。【０００７】
本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、溶接時にワークからセンサユニットへの輻射熱の影響を受け難い溶接用センサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
発明者らは、鋭意検討を重ねた結果、収容ケース（の保護カバー）に一体的に遮蔽板を形成した場合には、収容ケース（の保護カバー）と遮蔽板とが同じ材料で成形されるため、収容ケースが均一に加熱されてしまうとの考えに至った。そこで、発明者らは、収容ケースとは、別体に遮蔽部材を設け、遮蔽部材の材料に入熱される熱を伝達し難い材料を選択することにより、溶接時にワークからセンサユニットへの輻射熱の影響を低減できるとの知見を得た。【０００９】
本発明は、発明者らの新たな知見によるものであり、本発明に係る溶接用センサ装置は、溶接されるワークの状態または前記ワークまでの距離を測定するセンサユニットと、前記センサユニットを収容する収容部と、前記ワークの溶接時に発生する輻射熱のうち、前記収容部に向かう輻射熱を遮蔽する遮蔽部と、を有した収容体と、を少なくとも備えた、溶接用センサ装置であって、前記遮蔽部の材料は、前記収容部の材料よりも熱伝導率が低い材料からなることを特徴とする。【００１０】
本発明によれば、遮蔽部の材料は、収容部の材料よりも熱伝導率が低い材料からなるので、遮蔽部に向かう輻射熱が、収容部に伝わることを低減することができる。換言すると、遮蔽部が、収容部（の各部分）と同じ材料からなる場合に比べて、本発明の遮蔽部材は、遮蔽部材に輻射熱が入熱され難い（遮蔽部材の内部に熱が伝達し難い）ため、収容部内のセンサユニットは、輻射熱の影響を受け難い。これにより、センサユニットの検出精度を確保することができる。なお、本発明でいう、「ワークの状態」とは、溶接前または溶接後のワークの形状、もしくは、ワークに形成された溶融状態の溶接部（溶融池）の溶融状態またはその溶接部の形状等を含むものである。【００１１】
より好ましい態様としては、前記遮蔽部は、前記収容部を収容ケースとして、前記収容ケースに取付けられた遮蔽部材であり、前記遮蔽部材には、前記輻射熱を遮蔽するように延在した板状部と、前記ワークが溶接される側とは反対側に位置する前記板状部の裏面に、前記収容ケースに前記遮蔽部材を取付けるための取付け部と、が形成されており、前記遮蔽部材は、前記板状部の裏面側において、前記取付け部を介して、前記収容ケースに取付けられている。【００１２】
この態様によれば、ワークが溶接される側とは反対側、すなわち、遮蔽部材の板状部の裏面側において、遮蔽部材の取付け部が収容ケースに取付けられているので、遮蔽部材と収容ケースとが取付けられた箇所が、直接的に輻射熱に晒されることはない。これにより、収容ケースに輻射熱が入熱され難く、収容ケースに収容されたセンサユニットは加熱され難い。【００１３】
ここで、遮蔽部材を収容ケースに取付けた状態で、遮蔽部材の板状部と収容ケースとは接触してもよいが、より好ましい態様としては、前記遮蔽部材を前記収容ケースに取付けた状態で、前記遮蔽部材の前記板状部と前記収容ケースとの間に、間隙が形成されている。この態様によれば、遮蔽部材の板状部と収容ケースとの間に形成された間隙により、遮蔽部材の板状部と収容ケースとの間が断熱される。これにより、遮蔽部材に入熱された輻射熱が、遮蔽部材から収容ケースに伝わり難くなり、収容ケースに収容されたセンサユニットは加熱され難い。【００１４】
上述したように、遮蔽部材の板状部の裏面側において、遮蔽部材の取付け部が収容ケースに取付けられているのであれば、その取付け構造は、特に限定されるものではないが、より好ましい態様としては、前記遮蔽部材の前記取付け部を第１取付け部としたときに、前記収容ケースには、前記板状部の裏面側において、前記遮蔽部材を取り付けるための第２取付け部が形成されており、前記第１取付け部および前記第２取付け部には、取付け用のシャフトを挿通する貫通孔が形成されており、前記遮蔽部材は、前記取付け部の前記貫通孔と、前記収容ケースの前記貫通孔とに、前記シャフトを挿通することにより、前記収容ケースに取付けられている。【００１５】
この実施形態によれば、遮蔽部材は、取付け部の前記貫通孔と、収容ケースの貫通孔とに、シャフトを挿通することにより、収容ケースに取付けられているので、収容ケースの側面側から、シャフトを簡単に貫通孔に挿通することができる。また、遮蔽部材から入熱された輻射熱の一部は、シャフトを介して収容ケースに伝わるので、遮蔽部材に入熱された輻射熱が、遮蔽部材から収容ケースに伝わり難くなり、収容ケースに収容されたセンサユニットは加熱され難い。【００１６】
取付け用のシャフトを用いた場合のより好ましい態様としては、前記第１および第２取付け部の前記貫通孔の少なくとも一方の貫通孔と、前記シャフトとの間には、間隙が形成されている。この態様によれば、第１および第２取付け部の貫通孔の少なくとも一方の貫通孔と、シャフトとの間には、間隙が形成されているので、シャフトとの接触面積を減らし、この間隙において、遮蔽部材からの熱を放熱することができる。特に、ワークが溶接される側に間隙を形成すれば、この間隙が形成された空間が断熱空間として機能し、遮蔽部材から収容ケースに向かう熱の伝達をより一層低減することができる。【００１７】
また、上述した収容ケースと遮蔽部材との間に形成される間隙は、遮蔽部材を収容ケースに固定した状態で形成されていてもよく、この間隙を形成するための構造は特に限定されるものではない。しかしながら、より好ましい態様としては、前記収容ケースには、前記遮蔽部材を前記収容ケースに取付けた状態で、前記遮蔽部材を、前記ワークが溶接される側に付勢する弾性部材が取着されており、前記弾性部材で、前記遮蔽部材を付勢した状態で、前記収容ケースと前記遮蔽部材の前記板状部との間に、前記間隙が形成される。【００１８】
この態様によれば、弾性部材で遮蔽部材を付勢することにより、収容ケースと遮蔽部材の板状部との間に、間隙を形成しているので、例えば遮蔽部材に外力が加わった後でも、弾性部材の復元力（付勢力）により、この間隙を安定して形成することができる。【００１９】
特に、第１および第２取付け部の貫通孔の少なくとも一方の貫通孔と、シャフトとの間に、間隙が形成されている場合、シャフトと貫通孔との間隙の位置を安定して保持することができる。【００２０】
より好ましい態様としては、前記遮蔽部材の材料は、収容ケースの材料よりも熱伝導率が低くければ、特に限定されるものではないが、より好ましくは、セラミックス材料からなる。セラミックス材料は、他の材料に比べて耐熱性を有しつつ熱伝導率が低い材料であるので、遮蔽部材で熱の遮蔽を好適に行うことができる。【００２１】
セラミックス材料は脆性材料であるため、遮蔽部材に衝撃荷重等が作用すると、遮蔽部材は欠損等の破損が生じ易いが、弾性部材を設けた場合には、この弾性部材が遮蔽部材の緩衝材として働くので、遮蔽部材の破損を抑えることができる。【００２２】
さらに好ましい態様としては、前記センサユニットは、溶接されるワークの表面からの光を検出光として検出する検出部を少なくとも備え、前記収容ケースは、前記センサユニットを収容するとともに、前記検出部へ向かう検出光が通過する少なくとも１つの通過部が形成されたケース本体と、前記検出光を透過する保護プレートを有し、前記通過部を前記保護プレートで覆うように、前記ケース本体に取付けられた保護カバーと、を備えており、前記保護カバーに、前記遮蔽部材が取り付けられている。【００２３】
この態様によれば、通過部には、保護カバーの保護プレートが覆われているので、溶接時に発生するヒューム等が、通過部からケース本体の内部に入ることを抑えることができる。さらに、遮蔽部材は、保護カバーを介して、ケース本体に取付けられているので、遮蔽部材の熱が、ケース本体に直接的に伝わることはない。これにより、溶接時に、ケース本体に収容されたセンサユニットの温度上昇を低減することができる。【００２４】
ここで、上述したように、遮蔽部材の板状部と収容ケースとの間に、間隙が形成されている状態は、遮蔽部材の板状部と収容ケースとが完全に非接触な状態、または、これらの一部が接触した状態のいずれの状態であってもよい。しかしながら、より好ましい態様としては、前記遮蔽部材を前記収容ケースに取付けた状態で、前記遮蔽部材の前記板状部と前記保護カバーとの間に、前記間隙を形成しつつ、前記ワークから離れる方向の前記板状部の端部で、前記保護カバーと接触しており、前記保護カバーには、内部に気体を流すガス流路が形成されており、前記ガス流路には、一方向に延在した複数のフィンが形成されている。【００２５】
この態様によれば、上述した間隙を確保しつつ、前記ワークから離れる方向の前記板状部の端部で、前記保護カバーと接触しているため、遮蔽部材を安定して取り付けることができるとともに、遮蔽部材から保護カバーに熱が伝わり難い。これに加えて、遮蔽部材から保護カバーに伝わった熱は、ガス流路に形成されたフィンで放熱され、フィンで放熱された熱は、ガス流路を流れる気体によって、放出される。この結果、保護カバーの温度が上がり難く、センサユニットが加熱され難い。【００２６】
さらに、保護カバーを冷却することができるのであれば、ガス流路における気体の流れる方向と、フィンの形成される方向は、特に限定されるものではないが、より好ましい態様としては、前記溶接用センサ装置に対して、前記ワークを溶接する側の前記保護カバーの表面を前記保護カバーの前面とし、その反対側の表面を前記保護カバーの背面としたときに、前記板状部の前記端部は、前記保護カバーの前記前面に当接しており、前記ガス流路は、前記保護カバーの前面側から背面側に流れるように、形成されており、前記フィンは、前記保護カバーの前面側から背面側に向かって延在している。【００２７】
この態様によれば、ガス流路は、保護カバーの前面側から背面側に流れるように、形成されるので、保護カバーの前面において、接触した板状部の端部からの熱を、効率的に放熱することできる。さらに、ガス流路に形成されたフィンも、温度の高い保護カバーの前面側から、温度の低い背面側に向かって延在しているため、フィンに伝わる熱をより効率的に放熱することができる。【００２８】
より好ましい態様としては、前記ケース本体と、前記保護カバーとの間には、スペーサが配置され、前記スペーサの材料は、前記ケース本体および前記保護カバーの材料よりも、熱伝導率が低い材料からなる。この態様によれば、スペーサの材料も、熱伝導率が低い材料からなるので、保護カバーからスペーサを介してケース本体に伝わる熱を低減することができる。【００２９】
より好ましい態様としては、前記センサユニットは、溶接されるワークの表面からの光を検出光として検出する検出部を少なくとも備え、前記検出部で検出された前記検出光により、前記ワークの状態または前記検出部から前記ワークまでの距離を測定するものであり、前記溶接用センサ装置は、前記センサユニットを収容するとともに、前記検出部へ向かう検出光が通過する少なくとも１つの通過部が形成されたケース本体と、前記検出光を透過する保護プレートを有し、前記通過部を前記保護プレートで覆うように、前記ケース本体に取付けられた保護カバーと、を備え、前記保護カバーは、前記保護プレートを備えたカートリッジと、前記カートリッジを保持し、前記ケース本体に取付けられたホルダと、を備えており、前記ホルダを前記ケース本体に取付けた状態で、前記カートリッジは、前記ホルダに対して、着脱自在に係合している。【００３０】
この態様によれば、保護カバーは、通過部を、検出光を透過する保護プレートで覆うように、ケース本体に取付けられるので、通過部を保護プレートで保護することができる。ここで、保護プレートは、カートリッジに備えられ、このカートリッジが、ケース本体に取付けられたホルダに着脱自在に係合し、これに保持される。したがって、カートリッジを、ケース本体に取付けられてから、着脱することにより、カートリッジと共に保護プレートを簡単に交換することができ、装置のメンテナンス性が向上する。【００３１】
ここで、カートリッジがホルダに対して、着脱自在に係合していれば、その係合する構造は特に限定されるものではないが、より好ましい態様としては、前記溶接用センサ装置に対して、前記ワークを溶接する溶接装置が配置される側の前記保護カバーの表面を前記保護カバーの前面とし、その反対側の表面を前記保護カバーの背面としたときに、前記カートリッジは、前記ホルダに保持された状態で、前記ホルダに対して、前記保護カバーの前面側から背面側に向かってスライドさせ、前記ホルダから引き抜き可能なように、前記ホルダに係合している。【００３２】
この態様によれば、ホルダに対して、カートリッジを保護カバーの前面側から、溶接時に加熱され難い背面側に向かって、スライドさせることができる。したがって、溶接時に他の部分に比べて低い背面側から、溶接後の残熱を気にすることなく、迅速にカートリッジをホルダから引き抜き、保護カバーを交換することができる。【００３３】
ここで、カートリッジは、ホルダまたはケース本体のいずれか一方に形成された収容凹部において、着脱自在に係合してもよい。しかしながら、より好ましい態様としては、前記ホルダを前記ケース本体に取付けた状態で、前記ホルダと前記ケース本体との間に、前記カートリッジを収容する収容凹部が形成されており、前記収容凹部には、前記背面において、前記カートリッジを挿入するための挿入口が形成されている。【００３４】
この態様によれば、例えば、カートリッジを装置から取り出す際に、収容凹部において、カートリッジが引っ掛かったとしても、保護カバーのホルダをケース本体から取り外すことで、カートリッジが露出し、カートリッジを装置から簡単に取り外すことができる。さらに、挿入口が形成された裏面側から、収容凹部にカートリッジが挿入されているかの有無を確認することができる。【００３５】
ところで、保護プレートは、レーザ光を透過するため、カートリッジに存在するか否かを確認することは難しい。このような観点から、より好ましい態様としては、前記カートリッジは、前記保護プレートを保持するカートリッジ本体を備えており、前記カートリッジ本体に前記保護プレートを保持した状態で、前記保護プレートの存在の有無を視認するための視認部が前記保護プレートに形成されている。【００３６】
この態様によれば、保護プレートには、視認部が形成されているため、カートリッジ本体に、保護プレートが保持されているか否かを、簡単に確認することができる。これにより、カートリッジ本体に保護プレートを付け忘れることを回避することができる。【００３７】
さらに、好ましい態様としては、前記ケース本体には、前記カートリッジを前記ホルダに保持した状態で、前記保護プレートを検出するプレート検出センサが配置されている。これにより、カートリッジ本体に保護プレートが取付けられずに、カートリッジがケース本体に取付けられたホルダに保持されたとしても、プレート検出センサにより、保護プレートがカートリッジに存在しないことを確認することができる。【００３８】
また、プレート検出センサのより好ましい態様としては、前記視認部は、前記保護プレートに金属材料が被覆された部分であり、前記プレート検出センサは、前記視認部を検出するセンサあることが好ましい。【００３９】
この態様によれば、保護プレートに形成された視認部は、金属材料からなるので、プレートの存在を視認することができ、さらに、この視認部が、保護プレートの存在を検出するための検出部として働く。これにより、視認部は、視認と検出の２つの機能を担うので、装置構成を単純化することができる。【００４０】
上述したプレート検出センサは、例えば、レーザ光、磁気、または、超音波などを利用したセンサであってもよいが、より好ましくは、前記プレート検出センサは、前記視認部に向かって検出用レーザ光を照射し、前記視認部で反射した検出用レーザ光を検出することにより、前記保護プレートの存在の有無を検出するセンサであり、前記カートリッジ本体には、前記保護プレートを保持していない状態で、照射される前記検出用レーザ光を通過し、かつ、前記保護プレートを保持した状態で、前記視認部に覆われる位置に貫通孔が形成されており、前記ホルダは、前記貫通孔を通過した前記検出用レーザ光が、前記プレート検出センサに向かって反射することを防止する反射防止部を有する。【００４１】
この態様によれば、保護プレートと共にカートリッジ本体が、溶接用センサ装置に取り付けられているときには、プレート検出センサの検出用レーザ光は、保護プレートの視認部に照射され、視認部を反射した検出用レーザ光がプレート検出センサに向かって反射する。これにより、プレート検出センサにより、保護プレートが存在することを判断することができる。【００４２】
一方、カートリッジ本体が、溶接用センサ装置に取り付けられていないときには、プレート検出センサの検出用レーザ光は、ホルダの反射防止部に照射されるが、反射防止部では、プレート検出センサに向かって検出用レーザ光は反射しない。これにより、プレート検出センサにより、保護プレートが存在しないと判断することができる。同様に、カートリッジ本体に、保護プレートを保持しないときには、プレート検出センサの検出用レーザ光は、カートリッジの貫通孔を通過し、ホルダの反射防止部に照射されるが、反射防止部では、プレート検出センサに向かって検出用レーザ光は反射しない。これにより、プレート検出センサにより、保護プレートが存在しないと判断することができる。このように、１つの反射防止部で、カートリッジ本体の取付けの有無に拘わらず、保護プレートが存在しないことを判断することができるので、より単純な装置構成となる。
【発明の効果】
【００４３】
本発明によれば、収容ケースよりも熱伝導率の低い遮蔽部材を設けることにより、溶接時にワークから、遮蔽部材を介して収容ケースに収容されたセンサユニットに、輻射熱が伝わり難い。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】本発明の実施形態に係る溶接装置に取付けられた状態の溶接用センサ装置の模式的側面図である。
【図２】図１に示す溶接用センサ装置を一方側から視た模式的斜視図である。
【図３】図１に示す溶接用センサ装置を他方側から視た模式的斜視図である。
【図４】図３に示す溶接用センサ装置の模式的分解斜視図であり、ケース本体のカバーを取り除いた状態の模式的斜視図である。
【図５】図４に示す溶接用センサ装置のケース本体を底面側から視た模式的斜視図である。
【図６】図４に示す保護カバーの分解斜視図である。
【図７】図２に示すガイド部材を取り除いた状態の溶接用センサ装置の拡大側面図である。
【図８】図１に示す溶接用センサ装置の模式的側面図である。
【図９】図１に示す溶接用センサ装置の遮蔽部材の分解斜視図である。
【図１０】図９に示す遮蔽部材を裏面側から視た模式的斜視図である。
【図１１】図９に示す遮蔽部材の取付け状態を示した断面図である。
【図１２】図９に示す遮蔽部材を取り除いた状態の溶接用センサ装置の底面図である。
【図１３】図３に示す溶接用センサ装置のカートリッジを取り出し模式的斜視図である。
【図１４】図１３に示すカートリッジを底面側から視た模式的斜視図である。
【図１５】図４に示すケース本体を取り出した状態の溶接用センサ装置の模式的平面図である。
【図１６Ａ】図１５の矢視におけるＡ−Ａ線に沿った模式的断面図である。
【図１６Ｂ】図１６Ａに示す溶接用センサ装置からカートリッジを取り出した状態の断面図である。
【図１６Ｃ】図１６Ａに示す溶接用センサ装置のカートリッジに保護カバーを取り付けていない状態の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４５】
以下に、本発明の実施形態に係る溶接用センサ装置（以下、センサ装置という）を図１〜図１６Ｃを参照しながら詳述する。
【００４６】
１．センサ装置１の取付け状態とセンサ装置１の全体構成について
図１に示すように、本実施形態に係るセンサ装置１は、取付け用治具８を介して、溶接装置９に取付けられている。溶接装置９の溶接トーチ９１には、溶接用ワイヤ９３が供給され、溶接の際には、溶接トーチ９１から送られる溶接用ワイヤ９３の先端と、ワークＷとの間に電圧を印加することにより、これらの間にアークＡを発生させる。これにより、溶接用ワイヤ９３およびワークＷを溶融するとともに、ワークＷに溶融池Ｐが生成され、ワークＷの溶接を行うことができる。ワークＷに溶融池Ｐを形成しつつ、図１に示す矢印の方向に溶接装置９が移動し、ワークＷ同士に溶接部（ビード）Ｂを形成する。なお、図１では、便宜的にワークＷを１つのワークとして描いているが、２つ以上のワーク同士に対して突合せ溶接、すみ肉溶接、重ね溶接等するものであり、溶接方法は、特に限定されるものではない。また、本実施形態では、ワーク同士の溶接を溶接用ワイヤを用いたアーク溶接に特定しているが、この他にも、たとえば、ＴＩＧ溶接、電子ビーム溶接、レーザビーム溶接、ガス溶接等の他の溶接であってもよい。
【００４７】
溶接装置９により、ワークＷに対して安定した溶接を行うためには、溶接トーチ９１とワークＷとの距離または、ワークＷの形状を、測定することは重要である。そこで、本実施形態では、その一例としてセンサ装置１で、ワークＷとの形状またはワークＷまでの距離を測定する。
【００４８】
図１に示すように、本実施形態に係るセンサ装置（センサヘッド）１は、センサユニット２と、センサユニット２を収容する収容体３Ａとを備えている。本実施形態では、収容体３Ａは、保護カバー４０が取付けられた収容ケース（収容部）３と、収容ケース３に取付けられた遮蔽部材（遮蔽部）５およびガイド部材（ガイド部）６、を備えている。本実施形態では、収容ケース３と、遮蔽部材５と、ガイド部材６とは、分離可能な部材であるが、これらが一体化した構造であってもよい。また、必要に応じて、収容体３Ａを構成するガイド部材６を省略してもよい。
【００４９】
２．センサユニット２について
センサユニット２は、検出されたレーザ光（検出光）Ｌ２により、ワークＷの形状または（センサユニット２から）ワークＷまでの距離を測定するための装置である。本実施形態では、センサユニット２は、その一例として、溶接されるワークＷの表面にレーザ光Ｌ１を投光する投光部２１と、ワークの表面から反射したレーザ光Ｌ２を検出する検出部２２と、を備えている。投光部２１は、レーザ光を発生させるレーザ光源２１ｂと、レーザ光源２１ｂから発生したレーザ光Ｌ１を、ワークＷに投光（投射）する投光装置（光学系）２１ａと、を備えている。
【００５０】
検出部２２は、投光装置２１ａから投光されたレーザ光Ｌ１が、ワークＷの表面から反射したレーザ光Ｌ２を受光する受光装置（光学系）２２ａと、受光装置２２ａから送られたレーザ光Ｌ２を検出する検出装置２２ｂと、を備えている。受光装置２２ａは、検出装置２２ｂに受光したレーザ光Ｌ２を送り、検出装置２２ｂは、例えば撮像装置（カメラ）であり、レーザ光Ｌ２を検出し、検出したレーザ光Ｌ２のデータを、センサ装置外部またはセンサ装置内部の画像処理装置（図示せず）に送信する。画像処理装置では、ワークＷの形状（状態）またはセンサユニット２（具体的にはレーザ光源２１ｂ）からワークＷまでの距離が測定され、例えば、測定された距離から、溶接トーチ９１とワークＷとの距離が換算される。
【００５１】
なお、本実施形態では、センサユニットの一例として、投光部２１を検出部２２とを備えたセンサユニット２を示したが、例えば、投光部を別ユニットとして、これを溶接用センサ装置１の外部に設け、センサユニット２の投光部２１を省略してもよい。この場合には、溶接用センサ装置１は、投光部２１を有しないので、後述する投光用の各部位（例えば、後述するケース本体３０の投光用通過部３６ａ、保護プレート４４の投光用保護部４４ａなど）を省略することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、センサユニット２は、レーザ光Ｌ１、Ｌ２を利用して、ワークＷの状態（形状）または検出部２２からワークＷまでの距離を測定したが、例えば、レーザ光を利用せず、溶接時にワークＷの例えば溶融池Ｐから発生した光、または、外部の光源等からワークＷに反射した光を検出光として検出してもよい。この場合も、本実施形態で示した、センサユニット２の投光部２１が省略され、検出部は、ワークＷの表面に向かう検出光を受光する受光装置（光学系）と、受光装置から送られた検出光を検出する撮像装置（カメラ）とを少なくとも備えればよい。溶接用センサ装置１は、投光部２１を有しないので、後述する投光用の各部位を省略することができる。検出した検出光のデータは、センサ装置外部またはセンサ装置内部の画像処理装置（図示せず）に送信され、ワークＷの状態（例えば溶融池Ｐの溶融状態等）を測定することができる。この測定したワークＷの状態から、溶接時の溶接トーチ９１から送られる溶接用ワイヤ９３の先端と、ワークＷとの間に印加される電圧を制御してもよい。その他にも、センサユニットが、超音波または電磁波を利用して、溶接されるワークＷの状態またはワークＷまでの距離を測定してもよい。
【００５３】
さらに、ケース本体には、後述する保護カバー４０のカートリッジ４１をホルダ４５に保持した状態で、保護プレート４４を検出するプレート検出センサ２３が配置されている。プレート検出センサ２３は、後述するように、保護プレート４４の存在を検出することができるものであれば、例えば、超音波、レーザ光、または磁気等を利用したいずれのセンサであってもよい。本実施形態では、プレート検出センサ２３は、検出用レーザ光Ｌを照射して、保護プレート４４が存在するときには、保護プレート４４から反射した検出用レーザ光Ｌを検出することにより、保護プレート４４の有無を検出するセンサである。なお、プレート検出センサ２３の検出用レーザ光Ｌにより、たとえば、保護プレート４４その対象物を検出する原理は、一般的に知られたものであり、ここでは、詳細な説明は省略する。
【００５４】
３．収容ケース３について
収容ケース３は、センサユニット２を収容するとともに、投光部２１から発するレーザ光Ｌ１および検出部２２へ向かうレーザ光Ｌ２が通過する通過部（具体的には図５の投光用通過部３６ａおよび検出用通過部３６ｂ参照）が形成されている。通過部は、レーザ光Ｌ１、Ｌ２を透過させることができれば、例えば、開口した状態のものであってもよく、開口部が、レーザ光Ｌ１、Ｌ２が透過可能な材料（例えば、透明な樹脂またはガラスなど）に覆われていてもよい。本実施形態では、収容ケース３は、ケース本体３０と、保護カバー４０と、を備えている（図４参照）。
【００５５】
３−１．ケース本体３０について
本実施形態では、ケース本体３０は、センサユニット２を収容するための組立体である。図２、図３に示すように、ケース本体３０は、センサユニット２を収容する凹部（図示せず）を有した筐体３１の両側に、カバー３２ａ、３２ｂがネジなどの締結具７１を介して被着されている。一方側のカバー３２ａは、上述したセンサユニット２が収容された凹部を覆うものである。図４、図５に示すように、他方側のカバー３２ｂは、シール材３２ｃを介して、筐体３１を覆うことによりケース本体３０にサーペンタイン形状の第１ガス流路３５を形成する。第１ガス流路３５に、気体を供給することにより、ケース本体３０内のセンサユニット２を冷却し、溶接時のセンサユニット２の昇温を低減することができる。なお、図４および図５では、カバー３２ｂを取り外した状態のケース本体３０を示している。
【００５６】
ここで、第１ガス流路３５に供給される気体としては、エア（大気）、ヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス、および、これらの気体を混合した気体等を挙げることができ、溶接時に溶接用センサ装置１を冷却することができ、ワークＷの溶接部に対し化学的に安定した気体であることがより好ましく、たとえば、溶接用のシールドガスの供給源（図示せず）からの気体を利用してもよい。
【００５７】
具体的には、本実施形態では、第１ガス流路３５は、後述するガス供給口３７ｃから、ケース本体３０の前面３０ａ側の内部（前面３０ａを形成する壁部内）に形成された第１冷却流路３５ａを備えている。第１ガス流路３５は、第１冷却流路３５ａの途中から、分流口３５ｂにおいて分流した第２冷却流路３５ｄに連通している。第２冷却流路３５ｄは、筐体３１の側面３５ｇに形成された溝部３５ｅを、シール材３２ｃを介してカバー３２ｂで覆うことにより形成される。なお、第１冷却流路３５ａは、ケース本体３０の連通口３５ｃにおいて、第２ガス流路４７に連通している。さらに、第２冷却流路３５ｄは、ケース本体３０の背面３０ｂを形成する壁部内に形成された第３冷却流路３５ｆに連通し、第３冷却流路３５ｆは、ガス排出口３７ｅに連通している。第１ガス流路３５に、冷却用の気体を供給することにより、ケース本体３０内のセンサユニット２を冷却し、溶接時のセンサユニット２の昇温を低減することができる。
【００５８】
ケース本体３０の上面には、センサユニット２からの検出信号の出力等を行うための接続端子３７ａ、センサユニット２への電力の供給、センサユニット２への制御信号の入力等を行うための接続端子３７ｂが、設けられている。さらに、ケース本体３０の上面には、第１ガス流路３５およびに保護カバー４０に気体を供給するガス供給口３７ｃと、第１ガス流路３５から気体を排出するガス排出口３７ｅと、が設けられている。この他にも、センサユニット２の電源のＯＮ，ＯＦＦ等の状態を表示するランプ３７ｄが設けられている。
【００５９】
図５に示すように、ケース本体３０には、センサユニット２を収容した状態で、通過部として、投光部２１からのレーザ光Ｌ１が通過する投光用通過部３６ａと、検出部２２へのレーザ光Ｌ２が通過する検出用通過部３６ｂと、が形成されている。なお、図５には、後述するカートリッジ４１の有無を確認するためのセンサ（図示せず）の検出用の通過部３６ｃが形成されている。具体的には、ケース本体３０には、カートリッジ４１の有無を確認するためのプレート検出センサ２３（図１参照）を備えており、プレート検出センサ２３の検出用レーザ光が通過する通過部３６ｃが形成されている。本実施形態では、ケース本体３０に、投光用通過部３６ａと検出用通過部３６ｂとが個別に形成されているが、センサユニット２による検出精度を確保することができるのであれば、投光用通過部３６ａと検出用通過部３６ｂとが連続して形成されていてもよい。本実施形態では、投光用通過部３６ａと検出用通過部３６ｂとは、円形状の開口部に、レーザ光Ｌ１、Ｌ２を透過する円板状プレートが配置された部分である。
【００６０】
３−２．保護カバー４０について
保護カバー４０は、収容ケース３の一部を構成するものであり、保護プレート４４を有している。保護カバー４０は、投光用通過部３６ａと検出用通過部３６ｂを保護プレート４４で覆うように、ケース本体３０の底面側からネジなどの締結具７２により取付けられている（例えば、図４、図５、図７、図９等参照）。より具体的には、保護カバー４０は、保護プレート４４を備えたカートリッジ４１と、カートリッジ４１を着脱自在に保持するホルダ４５とを備えており、ホルダ４５は、底面側から締結具７２によりケース本体３０に取付けられている（図７、図９、図１２参照）。
【００６１】
保護カバー４０には、遮蔽部材５に対向した位置に形成された前面４０ａと、前面４０ａの反対側に形成された背面４０ｂと、前面４０ａと背面４０ｂとに連続した一対の横側面４０ｃ、４０ｃと、が形成されている。カートリッジ４１は、保護カバー４０の背面４０ｂ側からホルダ４５に着脱自在になっている（例えば、図４、図６等参照）。
【００６２】
保護カバー４０を構成するホルダ４５は、ホルダ本体４５ａと、シール材４５ｂと、を備えている。ホルダ本体４５ａには、ケース本体３０に形成された第１ガス流路３５から、保護カバー４０とケース本体３０との間に気体が流れるように第２ガス流路４７（ガス流路）が形成されている。
【００６３】
図４に示すように、ケース本体３０と保護カバー４０との間には、シール材４５ｂ（第１のスペーサ）が配置されている。シール材４５ｂは、ホルダ本体４５ａの第２ガス流路４７を流れる気体の漏出を防止する部材であり、可撓性を有し、圧縮変形可能なゴムまたは樹脂等のシート材からなる。シール材４５ｂは、ケース本体３０および保護カバー４０の材料よりも、熱伝導率が低い材料からなることが好ましい。これにより、シール材４５ｂを配置することにより、シール材４５ｂを介して、保護カバー４０からケース本体３０に直接的に伝わる熱を低減することができる。
【００６４】
さらに、ホルダ本体４５ａおよびシール材４５ｂには、貫通孔４５ｃ、４５ｄが形成されている。貫通孔４５ｃ、４５ｄには、リング状のスペーサ４５ｆが挿入されている。スペーサ４５ｆは、ホルダ本体４５ａの貫通孔４５ｄが形成された周りに着座するように配置されている。このように、４つのスペーサ４５ｆをホルダ本体４５ａの貫通孔４５ｄに着座させ、これらをシール材４５ｂの貫通孔４５ｃに挿通させることにより、シール材４５ｂを適正な位置に配置することができる。このような結果、保護カバー４０とケース本体３０との間のシール材４５ｂの位置ずれにより、これらの間に形成された第２ガス流路４７のシール性が低下することを回避することができる。
【００６５】
例えばボルトなどの締結具７２をスペーサ４５ｆの内部に挿通した状態で、締結具７２でホルダ４５はケース本体３０に取付けられる。また、シール材４５ｂには、ケース本体３０に形成された第１ガス流・BR>H３５から、ホルダ本体４５ａに形成された第２ガス流路４７に、気体を流すための連通孔４５ｅが形成されている。
【００６６】
図７は、センサ装置１からガイド部材６と、カートリッジ４１を取り外した状態を示している。ここで、スペーサ４５ｆは、シール材４５ｂと共に、ケース本体３０と保護カバー４０との間に配置されている。シール材４５ｂは、４つの締結具７２によりホルダ４５とケース本体３０とを取り付けた際には、これらの間で圧縮変形する。４つの締結具７２の締結度合（ネジの締め具合）が異なると、シール材４５ｂによるシール性が低下する。
【００６７】
このため、本実施形態では、スペーサ４５ｆは、シール材４５ｂよりも縦弾性率の高い（変形し難い）材料からなり、ケース本体３０にスペーサ４５ｆを配置した状態で、スペーサ４５ｆは、シール材４５ｂの表面から凹むように、配置されることがより好ましい。これにより、４つの締結具７２で、ケース本体３０に保護カバー４０のホルダ本体４５ａを取り付ける際には、シール材４５ｂの表面から凹んだスペーサ４５ｆが、ケース本体３０に当接するまで、シール材４５ｂを厚さ方向に圧縮変形させる。この結果、シール材４５ｂを均一に圧縮変形し、シール材４５ｂによるシール性を高めることができる。
【００６８】
さらに、スペーサ４５ｆは、ケース本体３０および保護カバー４０の材料よりも、熱伝導率が低い材料からなることが好ましい。例えば、ケース本体３０および保護カバー４０が、アルミニウムまたはステンレス等の金属材料からなる場合、スペーサ４５ｆは、この金属材料よりも熱伝導率が低い、金属材料、樹脂材料またはセラミックス材料からなる。スペーサ４５ｆがセラミックス材料である場合、その材料として、アルミナ、イットリア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、コージライト、サーメット、ステタイト、ムライト、窒化アルミニウム、またはサファイア等を挙げることができる。特に、セラミックス材料を用いた場合には、シール材４５ｂよりも縦弾性率が高いので、より好ましい。
【００６９】
このように、保護カバー４０とケース本体３０との間に、これらの材料よりも熱伝導率が低い材料が、スペーサ４５ｆおよびシール材４５ｂに選定された場合には、保護カバー４０からの熱が、ケース本体３０に伝わり難い。なお本発明でいう「スペーサ」とは、本実施形態では、スペーサ４５ｆとシール材４５ｂとの双方のことをいう。
【００７０】
図６に示すように、ホルダ４５には、凸部４９ａが形成されるように屈曲した板バネ４９が取付けられており、板バネ４９の凸部４９ａが、カートリッジ４１の凹部４１ａに係合することにより、カートリッジ４１をホルダ４５に保持することができる。一方、カートリッジ４１の把持部４１ｂを把持し、カートリッジ４１をホルダ４５から引き抜く際には、板バネ４９が弾性変形するので、カートリッジ４１の凹部４１ａと板バネ４９の凸部４９ａの係合を簡単に解除することができる。
【００７１】
カートリッジ４１は、保護プレート４４を備えており、保護プレート４４は、クリップ４１ｃにより、カートリッジ本体４２から取り外し自在に、カートリッジ本体４２に保持されている。保護プレート４４は、レーザ光Ｌ１、Ｌ２を透過する透明な材料が好ましく、その材料としては、例えばガラス、樹脂等を挙げることができる。保護プレート４４は、投光用通過部３６ａを覆う投光用保護部４４ａと、検出用通過部３６ｂを覆う検出用保護部４４ｂと、を備えており、これらの間には、アルミ箔などの金属膜が被覆部（視認部）４４ｃを備えている。被覆部（視認部）４４ｃを設けることにより、カートリッジ４１に保護プレート４４が配置されていることを簡単に視認することができる。
【００７２】
本実施形態では、カートリッジ４１を装着した状態で、ケース本体３０の投光用通過部３６ａおよび検出用通過部３６ｂには保護プレート４４の投光用保護部４４ａおよび検出用保護部４４ｂがそれぞれ覆われている。これにより、溶接時に発生するヒューム等が、投光用通過部３６ａおよび検出用通過部３６ｂに侵入することを抑えることができる。
【００７３】
さらに、投光用保護部４４ａおよび検出用保護部４４ｂには、保護カバー４０内の第２ガス流路４７の一部として形成された蓄圧室４７ａから、スリット４７ｂを通過した気体が、レーザ光Ｌ１の照射側から吹き付けられる。これにより、投光用保護部４４ａおよび検出用保護部４４ｂに異物が付着することを低減することができる。なお、蓄圧室４７ａは、カートリッジ４１と、ケース本体３０とが、部分的に接触することにより形成された空間である。
【００７４】
ここで、図６に示すように、第２ガス流路４７には、保護カバー４０の前面４０ａに沿って延在した冷却用の流路４７ｅが形成されている。冷却用の流路４７ｅは、導入流路４７ｆに連通しており、導入流路４７ｆから、蓄圧室４７ａに気体が流入し、蓄圧室４７ａには、一方向に延在した複数のフィン４７ｍが形成されている。本実施形態では、より好ましい態様として、導入流路４７ｆから蓄圧室４７ａまでを構成する第２ガス流路４７は、保護カバー４０の前面４０ａ側から背面４０ｂ側に流れるように、形成されており、フィン４７ｍは、蓄圧室４７ａに、前面４０ａ側から背面４０ｂ側に向かって延在している。
【００７５】
さらに、ホルダ４５の第２ガス流路４７には、第２ガス流路４７を流れた気体を、レーザ光Ｌ１が投光される側に放出する放出口が形成されている。本実施形態では、放出口は、カートリッジ４１をホルダ４５に装着した状態で、投光用保護部４４ａに吹き付けられた気体が放出される投光用放出口４８ａと、検出用保護部４４ｂに吹き付けられた気体が放出される検出用放出口と４８ｂとで構成されている。
【００７６】
ここで、検出用放出口４８ｂの気体が流れる流路断面は、投光用放出口４８ａの気体が流れる流路断面よりも大きく、検出用放出口４８ｂは、投光用放出口４８ａよりも、後述する遮蔽部材５側に形成されている（図１２参照）。これにより、検出用放出口４８ｂを流れるより多くの気体を遮蔽部材５に吹き付けて、遮蔽部材５を裏面５１ｂ側から効率良く冷却することができる。
【００７７】
４．ガス流路について
上述したように、本実施形態では、図４に示すように、ケース本体３０には、センサユニット２を冷却するための気体を流す第１ガス流路３５が形成されている。保護カバー４０には、第１ガス流路３５に連通し、保護プレート４４の近傍から、ワークＷ側（下方）に気体が放出されるように気体を流す第２ガス流路４７が形成されている。ケース本体３０には、第１ガス流路３５に気体を供給するガス供給口３７ｃと、第１ガス流路３５に供給された気体をケース本体３０から溶接用センサ装置１の外部に排出するガス排出口３７ｅと、が形成されている。
【００７８】
ケース本体３０のガス供給口３７ｃから供給された気体は、第１ガス流路３５を流れ、溶接時にケース本体３０に収容されたセンサユニット２を冷却することができる。また、第２ガス流路４７は、第１ガス流路３５と連通しているので、第２ガス流路４７にも、供給された気体が流れ、保護プレート４４の近傍から放出される。これにより、溶接時に発生するヒューム等が、保護プレート４４に流れ込むことを防止することができる。
【００７９】
第１ガス流路３５に連通する第２ガス流路４７は、保護カバー４０とケース本体３０との間に形成されており、保護カバー４０の前面４０ａ側から背面４０ｂ側に流れるように、形成されている。第１ガス流路３５から第２ガス流路４７に流れ込んだ気体は、溶接時に加熱され易い保護カバー４０の前面４０ａ側を効果的に冷却することができる。保護カバー４０の前面４０ａからの熱により加熱された気体は、保護カバー４０の背面４０ｂ側に流れ、保護プレート４４近傍から放出される。これにより、保護カバー４０が、溶接時に昇温されることを抑制することができる。
【００８０】
第２ガス流路４７には、冷却用の流路４７ｅよりも下流に、蓄圧室４７ａが形成されている。蓄圧室４７ａは、上述した如く、保護カバー４０とケース本体３０との間に形成されている。蓄圧室４７ａを形成することにより、カートリッジ４１とケース本体３０との間に形成された空間において、第２ガス流路４７内の気体の圧力を安定させることができる。
【００８１】
図６、および後述する図１６Ａに示すように、蓄圧室４７ａには、レーザ光が投光される側から保護プレート４４に向かって流れるように気体を流出させるスリット（通気孔）４７ｂが形成されている。これにより、スリット４７ｂから流出した気体を、蓄圧室４７ａにより安定した圧力で、保護プレート４４に吹き付けることができる。この結果、保護プレート４４にダストなどの異物が付着することを安定的に抑えることができる。さらに、スリット４７ｂから流出した気体を、蓄圧室４７ａにより安定した圧力で放出することができるため、センサユニット２の計測精度のばらつきを抑えることができる。
【００８２】
スリット４７ｂは、保護プレート４４を挟んだ蓄圧室４７ａの両側において、保護プレート４４とカートリッジ本体（保持部材）４２との間に、形成されている。具体的には、保護プレート４４の投光用保護部４４ａを挟んだ位置と、検出用保護部４４ｂを挟んだ位置とに形成されている。このように、保護プレート４４を挟んだ蓄圧室４７ａの両側に、一対のスリット４７ｂ、４７ｂを設けたことにより、対向する側から、気体を投光用保護部４４ａおよび検出用保護部４４ｂのそれぞれにより均一に吹き付けることができる。
【００８３】
５．遮蔽部材５について
図８に示すように、センサ装置１を構成する遮蔽部材５は、ワークＷの溶接時に発生する輻射熱のうち、収容ケース３の下方側（具体的には投光用通過部３６ａおよび検出用通過部３６ｂが形成された側）の収容ケース３の表面に向かう輻射熱Ｈを遮蔽している。遮蔽部材５は、溶融池Ｐから飛散して、収容ケース３の下方側の表面に向かうスパッタＳを遮蔽している。
【００８４】
ここで、遮蔽部材５の材料は、収容ケース３の材料よりも熱伝導率が低い材料からなる。本実施形態では、遮蔽部材５の材料は、収容ケースのケース本体３０の材料および保護プレート４４を除く保護カバー４０の材料よりも、熱伝導率が低い材料からなる。本実施形態では、ケース本体３０および保護カバー４０が、金属材料からなる場合、遮蔽部材５は、この金属材料よりも熱伝導率が低い樹脂材料またはセラミックス材料などの非金属材料からなることが好ましい。
【００８５】
遮蔽部材５は、７００℃以上の耐熱温度（少なくとも融点）を有している材料からなることが好ましく、７００℃以上でも機械的強度が低下し難い材料がより好ましい。本実施形態では、ケース本体３０および保護カバー４０の材料は、アルミニウムまたはステンレス等の金属材料からなり、遮蔽部材５は、セラミックス材料からなることがさらに好ましい。遮蔽部材５を構成するセラミックス材料としては、アルミナ、イットリア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、コージライト、サーメット、ステタイト、ムライト、窒化アルミニウム、またはサファイア等を挙げることができる。
【００８６】
遮蔽部材５の材料は、収容ケース３の材料よりも熱伝導率が低い材料からなるので、遮蔽部材５に向かう輻射熱が、収容ケース３に伝わることを低減することができる。換言すると、遮蔽部材５が、収容ケース３のケース本体３０および保護カバー４０と同じ材料からなる場合に比べて、遮蔽部材５は、遮蔽部材５に輻射熱が入熱され難い（遮蔽部材５の内部に熱が伝達し難い）。このため、収容ケース３内のセンサユニット２は、輻射熱の影響を受け難いので、センサユニット２の検出精度を確保することができる。
【００８７】
図９、図１０に示すように、遮蔽部材５には、溶接時に発生する輻射熱を遮蔽する板状部５１と、収容ケース３に遮蔽部材５を取付けるための２つの第１取付け部５２、５２と、が形成されている。板状部５１は、溶接時に発生する輻射熱を遮蔽するように（遮断する方向に）延在している。本実施形態では、板状部５１の形状は、平板状であるが、例えば、板状部５１の裏面５１ｂ側に、膨らむように、または凹むように湾曲した板状などであってもよく、輻射熱を遮蔽することができるのであれば、その形状は、特に限定されない。各第１取付け部５２は、ワークＷが溶接される表面５１ａ側とは反対側の位置する板状部５１の裏面５１ｂに、形成されている。
【００８８】
遮蔽部材５は、板状部５１の裏面５１ｂ側において、第１取付け部５２、５２を介して、収容ケース３に取付けられていることがより好ましい。これにより、遮蔽部材５と収容ケース３とが取付けられた箇所が、直接的に輻射熱に晒されることはない。このような結果、入熱され易い取付け箇所から、輻射熱が保護カバー４０に直接的に入熱され難く、ケース本体３０に収容されたセンサユニット２は加熱され難い。遮蔽部材５は、本実施形態のように、保護カバー４０に取付けられていてもよい。遮蔽部材５は、保護カバー４０を介して、ケース本体３０に取付けられているので、遮蔽部材５の熱が、ケース本体３０に直接的に伝わることはない。これにより、溶接時に、ケース本体３０に収容されたセンサユニット２の温度上昇を低減することができる。
【００８９】
さらに、収容ケース３の保護カバー４０（具体的にはホルダ４５）には、板状部５１の裏面５１ｂ側において、遮蔽部材５を取り付けるための第２取付け部４６が形成されている。遮蔽部材５を保護カバー４０に取付けた状態で、第２取付け部４６は、遮蔽部材５の２つの第１取付け部５２、５２の間に配置される。
【００９０】
遮蔽部材５の第１取付け部５２および保護カバー４０の第２取付け部４６には、遮蔽部材５の板状部５１が延在する方向（具体的にはセンサ装置１の横方向）に沿って、取付け用のシャフト７３を挿通する貫通孔５２ａ、４６ａが形成されている。シャフト７３は、例えば金属材料またはセラミックス材料からなる。
【００９１】
遮蔽部材５は、一対の第１取付け部５２の貫通孔５２ａと、これらの間に形成された第２取付け部４６の貫通孔４６ａとに、シャフト７３を挿通することにより、収容ケース３の保護カバー４０に取付けられている。シャフト７３は、シャフト本体７３ａと、これに螺着自在なネジ体７３ｂと、を備えている。シャフト本体７３ａを、収容ケース３（保護カバー４０）の側面側から、貫通孔５２ａ、４６ａに挿通した後、ネジ体７３ｂをシャフト本体７３ａに締め込むことにより、遮蔽部材５を保護カバー４０に取付けることができる。
【００９２】
本実施形態では、後述するガイド部材６を、その両側から、シャフト本体７３ａおよびネジ体７３ｂの頭部７３ｃ、７３ｄで挟み込むことができる。ここで、ワークＷが溶接される側から見て、シャフト７３の頭部７３ｃ、７３ｄの少なくとも一部好ましくは全体が、遮蔽部材５に隠れるように、遮蔽部材５の大きさおよび形状を設定してもよい。これにより、シャフト７３への輻射熱の影響を低減することができる。
【００９３】
このようにして、遮蔽部材５から入熱された輻射熱の一部は、シャフト７３を介して収容ケース３の保護カバー４０に伝わる。これにより、遮蔽部材５に入熱された輻射熱が、遮蔽部材５から収容ケース３に伝わり難くなり、収容ケース３に収容されたセンサユニット２は加熱され難い。
【００９４】
図１１に示すように、第１および第２取付け部５２、４６の貫通孔５２ａ、４６ａと、シャフト７３（のシャフト本体７３ａ）との間には、間隙Ｄ１、Ｄ３が形成されている。具体的には、貫通孔５２ａ、４６ａの直径に対して、シャフト７３のシャフト本体７３ａの直径が小さくなっており、これにより、間隙Ｄ１、Ｄ３を形成することができる。
【００９５】
間隙Ｄ２を設けることにより、シャフト７３と、第１および第２取付け部５２、４６との接触面積を減らし、この間隙Ｄ１、Ｄ３において、遮蔽部材５からの熱を放熱することができる。特に、図１１に示すように、遮蔽部材５の第２取付け部４６と、シャフト７３との間に、ワークＷが溶接される側に間隙Ｄ３を形成すれば、この間隙Ｄ３が形成された空間が断熱空間として機能する。これにより、遮蔽部材５からシャフト７３を介して収容ケース３の保護カバー４０に向かう熱の伝達を、より一層低減することができる。
【００９６】
ここで、第１および第２取付け部５２、４６の貫通孔５２ａ、４６ａの双方に間隙Ｄ１、Ｄ３を形成したが、貫通孔５２ａ、４６ａのいずれか一方に間隙が形成されていれてもよい。これにより、間隙が形成された部分から収容ケース３の保護カバー４０に向かう熱の伝達をより低減することができる。
【００９７】
さらに、本実施形態では、間隙Ｄ１、Ｄ３は、貫通孔５２ａ、４６ａの直径に対して、シャフト７３のシャフト本体７３ａの直径を小さくすることにより形成した。この他にも、例えば、貫通孔５２ａ、４６ａの直径と、シャフト７３のシャフト本体７３ａの直径とを同じ大きさにして、シャフト本体７３ａが貫通孔５２ａ、４６ａに位置する部分に、凹部を形成することにより、間隙Ｄ１、Ｄ３を形成してもよい。
【００９８】
さらに、本実施形態では、好ましい態様として、図１１に示すように、遮蔽部材５を収容ケース３の保護カバー４０に取付けた状態で、遮蔽部材５の板状部５１と収容ケース３との間に、間隙Ｄ２が形成されている。これに加えて、遮蔽部材５の板状部５１とガイド部材６との間にも、間隙Ｄ４が形成されている（図８参照）。なお、本実施形態では、間隙Ｄ２は、遮蔽部材５を収容ケース３の保護カバー４０に取付けた状態で、遮蔽部材５の板状部５１が保護カバー４０の一部に当接することにより形成されている。これにより、遮蔽部材５の取付け状態が安定する。しかしながら、後述する弾性部材７５とシャフト７３の位置関係により、遮蔽部材の板状部５１と保護カバー４０とが完全に離間するように、間隙Ｄ２を形成してもよい。
【００９９】
遮蔽部材５の板状部５１と保護カバー４０（収容ケース３）との間に形成された間隙Ｄ２により、遮蔽部材５の板状部５１と保護カバー４０との間が断熱される。さらに、遮蔽部材５の板状部５１とガイド部材６との間に形成された間隙Ｄ４により、遮蔽部材５の板状部５１とガイド部材６との間が断熱される。このようにして、遮蔽部材５に入熱された輻射熱が、遮蔽部材５から収容ケース３のケース本体３０に直接的に伝わり難くなり、ガイド部材６を介して間接的にも伝わり難くすることができる。
【０１００】
ここで、間隙Ｄ２およびＤ４が形成されるように、シャフト７３と、貫通孔５２ａ、４６ａとの大きさおよび位置を決定すればよいが、本実施形態では、以下の弾性部材７５を用いて間隙Ｄ２、Ｄ４を安定して形成する。
【０１０１】
具体的には、収容ケース３には、遮蔽部材５を収容ケース３（の保護カバー４０）に取付けた状態で、遮蔽部材５を、ワークＷが溶接される側に付勢する弾性部材７５が取着されている。より具体的には、弾性部材７５は、屈曲させた金属板材であり、収容ケース３を構成する保護カバー４０の第２取付け部４６に取付けられている。
【０１０２】
弾性部材７５は、遮蔽部材５側に凸状に屈曲させた屈曲部分７５ａにおいて遮蔽部材５に接触し、弾性変形した状態を保持されており、その復元力で、遮蔽部材５を付勢している。本実施形態では、弾性部材７５で、遮蔽部材５を付勢した状態で、収容ケース３と遮蔽部材５の板状部５１との間に間隙Ｄ２が形成され、ガイド部材６と遮蔽部材５の板状部５１との間に間隙Ｄ４が形成される。この間隙Ｄ２、Ｄ４により、遮蔽部材５から収容ケース３への熱を伝え難くすることができる。また、弾性部材７５で、この間隙を形成した状態で、弾性的に遮蔽部材を付勢しているので、弾性部材７５が衝撃緩衝材として働くため、遮蔽部材５の破損を抑えることができる。さらに、遮蔽部材５は、弾性部材７５の屈曲部分７５ａに接触しているので、遮蔽部材５と弾性部材７５との接触面積を低減し、遮蔽部材５からの熱を、弾性部材７５を介して収容ケース３に伝わり難くすることができる。
【０１０３】
さらに、弾性部材７５で遮蔽部材５を付勢することにより、間隙Ｄ２、Ｄ４を形成しているので、例えば遮蔽部材５に外力が加わって、間隙Ｄ２、Ｄ４が押し潰された後でも、弾性部材７５の復元力（付勢力）により、この間隙Ｄ２、Ｄ４を再度形成することができる。特に、第１および第２取付け部５２、４６の貫通孔５２ａ、４６ａと、シャフト７３との間に、間隙Ｄ１、Ｄ３が形成されている場合、シャフト７３と貫通孔５２ａ、４６ａとの間隙Ｄ１、Ｄ３を安定して保持することができる。このように、弾性部材７５は、遮蔽部材５を付勢することができるのであれば、例えば、ゴムまたは樹脂等の弾性体であってもよい。
【０１０４】
ここで、遮蔽部材５の材料が、セラミックス材料からなる場合には、セラミックス材料は脆性材料であるため、遮蔽部材５に衝撃荷重等が作用すると、遮蔽部材５は欠損等の破損が生じ易い。しかしながら、本実施形態では、弾性部材７５で、間隙Ｄ１〜Ｄ４を形成した状態で、弾性的に遮蔽部材５を付勢している。これにより、弾性部材７５が遮蔽部材に作用する衝撃荷重の緩衝材として働くので、遮蔽部材５の破損を抑えることができる。
【０１０５】
上述したように、遮蔽部材５の板状部５１と収容ケース３（の保護カバー４０）との間に、間隙Ｄ２が形成されている状態は、遮蔽部材５の板状部５１と収容ケース３とが完全に非接触な状態、または、これらの一部が接触した状態のいずれの状態であってもよい。本実施形態では、より好ましい態様として、図１１に示すように、遮蔽部材５を収容ケース３の保護カバー４０に取付けた状態で、遮蔽部材５の板状部５１と保護カバー４０との間に、間隙Ｄ２を形成しつつ、ワークＷから離れる方向の板状部５１の端部５１ｃで、保護カバー４０と接触している。これにより、間隙Ｄ２を確保しつつ、前記ワークから離れる方向の板状部５１の端部５１ｃで、保護カバー４０と接触しているため、遮蔽部材５を安定して取り付けることができるとともに、遮蔽部材５から保護カバー４０に熱が伝わり難い。
【０１０６】
このような状態で、保護カバー４０には、上述した如く、内部に気体を流す第２ガス流路４７が形成されており、第２ガス流路４７には、一方向に延在した複数のフィンが形成されている。これにより、遮蔽部材５から保護カバー４０に伝わった熱は、第２ガス流路４７に形成された複数のフィン４７ｍで放熱される。フィン４７ｍで放熱された熱は、第２ガス流路４７を流れる気体によって放出される。この結果、保護カバー４０の温度が上がり難く、センサユニット２が加熱され難い。
【０１０７】
特に、本実施形態では、より好ましい態様として、板状部５１の端部５１ｃは、保護カバー４０の前面４０ａに当接している。第２ガス流路４７は、保護カバー４０の前面４０ａ側から背面４０ｂ側に流れるように、形成されるので、保護カバー４０の前面４０ａにおいて、接触した板状部５１の端部５１ｃからの熱を、効率的に放熱することできる。さらに、第２ガス流路４７に形成されたフィン４７ｍも、温度の高い保護カバー４０の前面４０ａ側から、温度の低い背面４０ｂ側に向かって延在しているため、フィン４７ｍに伝わる熱をより効率的に放熱することができる。
【０１０８】
本実施形態では、検出用放出口４８ｂから放出された気体が、遮蔽部材５に吹き付けられて、ワークＷが溶接される側とは反対側に流れるように、検出用放出口４８ｂを通過する気体の流れ方向に対して、遮蔽部材５が傾斜している。検出用放出口４８ｂから流れ方向に沿って直進する気体は、傾斜した遮蔽部材５の板状部５１の裏面５１ｂに衝突する。これにより、検出用放出口４８ｂから放出された気体が、遮蔽部材５に吹き付けられるので、遮蔽部材５を気体で冷却することができる。さらに、遮蔽部材５に吹き付けられた気体は、ワークＷが溶接される側とは反対側に流れるので、ワークＷが溶接される側に気体が流れ難くなる。これにより、ワークの溶接される箇所では、検出用放出口４８ｂから放出される気体（の流れ）の影響を低減し、安定した溶接を行うことができる。
【０１０９】
６．ガイド部材６について
センサ装置１は、ガイド部材６をさらに備えてもよい。ガイド部材６は、遮蔽部材５と共働して、遮蔽部材５と共に保護カバーの周りを囲うように、レーザ光Ｌ１が投光される側に延在している（例えば図３、図１２等参照）。すなわち、ガイド部材６と遮蔽部材５により、放出口（投光用放出口４８ａおよび検出用放出口４８ｂ）から放出される気体を、レーザ光Ｌ１が投光されるワークＷ側に向かって案内するノズルが形成される。ガイド部材６は、金属材料またはセラミックス材料からなり、本実施形態では、ガイド部材６は、より好ましい材料として例えば黄銅からなる。ガイド部材６が黄銅からなるので、溶接時に発生する赤外線を反射させることができる。ガイド部材６は、遮蔽部材５と共働して、遮蔽部材５と共に保護カバーの周りを囲うので、気体が保護カバー４０の周りに拡散することを抑え、レーザ光Ｌ１が投光される側（これから溶接されるワーク側）に気体を案内することができる。また、ガイド部材６を設けることにより、ワークＷ側から発生するノイズが、センサユニット２に受ける影響を低減することができる。
【０１１０】
さらに、本実施形態では、図１２に示すように、ガイド部材６は、保護カバー４０の一対の横側面４０ｃ、４０ｃと背面４０ｂとを囲うように形成されており、ガイド部材６と各横側面４０ｃとの間には、間隙Ｄ５が形成されている。
【０１１１】
より具体的には、ガイド部材６は、各横側面４０ｃに対向する位置に形成された横板部６１と、横板部６１に連続し、背面４０ｂに対向する位置に形成された背板部６３と、を備えている。保護カバー４０の横側面４０ｃと、これに対向するガイド部材６の横板部６１とには上述した間隙Ｄ５が形成されている。背板部６３には、保護カバー４０のカートリッジ４１を引き出すための切り抜き部６３ａが形成されている（図３参照）。
【０１１２】
このように、本実施形態では、保護カバー４０の横側面４０ｃと、これに対向するガイド部材６の横板部６１との間に形成された間隙Ｄ５により、ガイド部材６から保護カバー４０に向かう、溶接時に発生する輻射熱Ｈの伝達を遮断することができる（図１参照）。さらに、投光用放出口４８ａおよび検出用放出口４８ｂから放出した気体の流れにより、間隙Ｄ５の近傍が負圧になる。これにより、ガイド部材６の横板部６１と保護カバー４０の各横側面４０ｃとの間に形成された間隙Ｄ５を介して、ケース本体３０の側面近傍から、ガイド部材６と遮蔽部材５で囲まれた空間内に、気体（大気）が吸い込まれる。この吸い込んだ気体の流れにより、保護カバー４０の横側面４０ｃよりも外側の方向に、投光用放出口４８ａおよび検出用放出口４８ｂから放出した気体が流れることを抑えることができる。
【０１１３】
本実施形態では、横板部６１のワークＷが溶接される側の縁部６１ａは、遮蔽部材５側から背板部６３に進むに従って、保護カバー４０に近づくように傾斜している（図３参照）。これにより、放出された気体が、ワークＷの溶接される側とは反対側（後方側）に流れ易くなる。
【０１１４】
さらに、ガイド部材６は、ネジなどの取付け具７６を介して、背板部６３においてガイド部材６の背面４０ｂに取付けられている。具体的には、図１１に示すように、ガイド部材６には、シャフト７３が入り込む切れ込み部６６が形成されており、シャフト７３は、ガイド部材６に形成された切り込み部６６に収容されている。ガイド部材６を取り外す際には、まず、２つの取付け具７６，７６を外し、シャフト本体７３ａとネジ体７３ｂの締結を緩める。次に、ガイド部材６を後方に向かって引き抜けば、シャフト７３が切り込み部６６から抜け出し、ガイド部材６をセンサ装置１から簡単に取り外すことができる。これにより、遮蔽部材５を保護カバー４０に取り付けた状態で、かつ、ガイド部材６を保護カバー４０から取り外した状態で、保護カバー４０を点検することができる。
【０１１５】
本実施形態では、保護カバー４０の横側面４０ｃと、これに対向するガイド部材６の横板部６１との間に形成された間隙Ｄ５により、ガイド部材６から保護カバー４０に向かう、溶接時に発生する輻射熱Ｈの伝達を遮断することができる。また、取付け具７６は、ワークＷが溶接される側とは反対側に位置するので、ワークＷの溶接時に発生する輻射熱に直接晒されることはない。このような結果、ガイド部材が輻射熱により加熱されたとしても、この熱により保護カバー４０を介して、ケース本体３０に収容されたセンサユニット２が加熱されることを低減することができる。
【０１１６】
上述したように、本実施形態によれば、遮蔽部材５および各間隙Ｄ１〜Ｄ５により、センサユニット２が過度に加熱されることを低減することができる。これにより、センサユニット２により安定した測定を行うことができる。
【０１１７】
７．カートリッジ４１の着脱構造について
図６および図１３に示すように、カートリッジ４１は、ホルダ４５をケース本体３０に取付けた状態で、ホルダ４５に対して、着脱自在に係合している。具体的には、カートリッジ４１は、ホルダ４５に保持された状態で、ホルダ４５に対して、保護カバー４０の前面４０ａ側から背面４０ｂ側に向かってスライドさせ、ホルダ４５から引き抜き可能なように、ホルダ４５に係合している。
【０１１８】
より具体的には、図６に示すように、ホルダ本体４５ａには、凸部４９ａが形成されるように屈曲した板バネ４９が取付けられており、板バネ４９の凸部４９ａが、カートリッジ４１の凹部４１ａに係合することにより、カートリッジ４１をホルダ４５に保持することができる。一方、カートリッジ４１は、保護カバー４０の背面側に把持部４１ｂを有している。この把持部４１ｂを把持し、カートリッジ４１をホルダ４５から引き抜く際には、板バネ４９が弾性変形するので、カートリッジ４１の凹部４１ａと板バネ４９の凸部４９ａの係合を簡単に解除することができる。
【０１１９】
このように、本実施形態では、ホルダ４５に対して、カートリッジ４１を保護カバー４０の前面４０ａ側から、溶接時に加熱され難い背面４０ｂ側に向かって、スライドさせることができる。したがって、溶接後の残熱を気にすることなく、迅速にカートリッジ４１をホルダ４５から引き抜き、保護カバー４０を交換することができる。
【０１２０】
図１３に示すように、ホルダ４５をケース本体３０に取付けた状態で、ホルダ４５とケース本体３０との間に、カートリッジ４１を収容する収容凹部４８が形成されており、収容凹部４８には、背面において、カートリッジを挿入するための挿入口４８ｄが形成されている。なお、本実施形態では、その好ましい態様として、カートリッジ４１は、平面視において、非対称な形状となっており、この形状に対応するように、収容凹部４８が形成されている。これにより、カートリッジ４１を、上下反転した誤った姿勢で、収容凹部４８に収容したとしても、カートリッジ４１を、収容凹部４８の奥まで挿入することができない。これにより、カートリッジ４１の誤った挿入を防止することができる。
【０１２１】
さらに、本実施形態では、カートリッジ４１を取り出す際に、収容凹部４８において、カートリッジ４１が引っ掛かったとしても、例えば図４に示すように、保護カバー４０のホルダ４５をケース本体３０から取り外すことで、カートリッジ４１が露出し、カートリッジ４１を簡単に取り外すことができる。さらに、挿入口４８ｄが形成された裏面側から、収容凹部４８にカートリッジ４１が挿入されているかの有無を確認することができる。
【０１２２】
カートリッジ４１は、保護プレート４４とカートリッジ本体４２とを備えており、保護プレート４４は、クリップ４１ｃにより、カートリッジ本体４２から取り外し自在に、カートリッジ本体４２に保持されている。図１４に示すように、カートリッジ本体４２の底部４２ｄには、貫通孔４２ｅが形成されている。これにより、貫通孔４２ｅを介して指で保護プレート４４を押し上げることにより、保護プレート４４をカートリッジ本体４２から浮き上がらせ、カートリッジ本体４２から保護プレート４４を簡単に取り出すことができる。なお、カートリッジ本体４２には、投光用のレーザ光Ｌ１が通過するための切欠き部４２ｃが形成され、検出用のレーザ光Ｌ２が通過するための切欠き部４２ｂが形成されている。
【０１２３】
保護プレート４４は、レーザ光Ｌ１、Ｌ２を透過する透明な材料が好ましく、その材料としては、例えばガラス、樹脂等を挙げることができる。保護プレート４４は、投光用通過部３６ａを覆う投光用保護部４４ａと、検出用通過部３６ｂを覆う検出用保護部４４ｂと、を備えている。さらに、これらの間には、カートリッジ本体４２に保護プレート４４を保持した状態で、保護プレート４４の存在の有無を視認するための視認部４４ｃが保護プレート４４に形成されている（図１５参照）。本実施形態では、視認部４４ｃは、保護プレート４４の存在を作業者が視認することができるものであれば、例えば、着色された部分であってもよく、不透明な材料が被覆されていてもよい。
【０１２４】
本実施形態では、好ましい態様として、視認部４４ｃは、アルミ箔などの金属材料からなる金属膜が被覆された部分である。視認部４４ｃを設けることにより、カートリッジ４１に保護プレート４４が配置されていることを簡単に視認することができるため、カートリッジ本体４２に保護プレート４４を付け忘れることを回避することができる。
【０１２５】
本実施形態では、カートリッジ４１を装着した状態で、ケース本体３０の投光用通過部３６ａおよび検出用通過部３６ｂには保護プレート４４の投光用保護部４４ａおよび検出用保護部４４ｂがそれぞれ覆われている。これにより、溶接時に発生するヒューム等が、投光用通過部３６ａおよび検出用通過部３６ｂに侵入することを抑えることができる。
【０１２６】
このように、保護カバー４０は、図４および図１６Ａ〜１６Ｃ等で示すように、投光用通過部３６ａと、検出用通過部３６ｂを、レーザ光を透過する保護プレート４４で覆うように、ケース本体３０に取付けられるので、これらを保護プレート４４で保護することができる。
【０１２７】
また上述したように、保護プレート４４は、カートリッジ４１に備えられ、カートリッジ４１が、ケース本体３０に取付けられたホルダ４５に着脱自在に係合し、ホルダ４５に保持される。したがって、カートリッジ４１を、ケース本体３０に取付けられたカートリッジ４１を着脱することにより、カートリッジ４１と共に保護プレート４４を簡単に交換することができ、装置のメンテナンス性が向上する。
【０１２８】
８．保護カバーの検出構造について
上述したように、本実施形態では、ケース本体３０には、カートリッジ４１をホルダ４５に保持した状態で、保護プレート４４を検出するプレート検出センサ２３が配置されている（図１、図１５、および図１６Ａ参照）。
【０１２９】
図１および図１６Ａに示すように、プレート検出センサ２３は、視認部４４ｃに向かって検出用レーザ光Ｌを照射し、視認部４４ｃで反射した検出用レーザ光Ｌを検出することにより、保護プレート４４の存在の有無を検出するセンサである。したがって、プレート検出センサ２３から発する検出用レーザ光Ｌは、ケース本体３０の通過部３６ｃを通過し、視認部４４ｃに照射される。本実施形態では、視認部４４ｃは、金属材料からなるアルミ箔などの金属材料からなる金属膜が被覆された部分であるので、視認部４４ｃに照射された検出用レーザ光Ｌは反射する。視認部４４ｃで反射した検出用レーザ光Ｌは、プレート検出センサ２３に向かうので、プレート検出センサ２３はこの検出用レーザ光Ｌを検出することができる。これにより、プレート検出センサ２３で保護プレート４４が存在することを検出することができる。このように、視認部４４ｃは、視認と検出の２つの機能を担うので、装置構成を単純化することができる。
【０１３０】
ここで、本実施形態では、好ましい態様として、カートリッジ本体４２には、保護プレート４４を保持していない状態で、照射される検出用レーザ光Ｌを通過し、保護プレート４４を保持した状態で、前記視認部に覆われる位置に、上述した貫通孔４２ｅが形成されている（例えば、図１４および図１６Ｃ参照）。さらに、ホルダは、貫通孔４２ｅを通過した検出用レーザ光Ｌが、プレート検出センサ２３に向かって反射することを防止する反射防止部を有する。ここで、反射防止部は、上述した反射を防止することができるのであれば、例えば、検出用レーザ光Ｌを乱反射させる微小な凹凸を有した表面、検出用レーザ光Ｌを通過する貫通孔などを挙げることができる。本実施形態では、反射防止部は、ホルダ４５のホルダ本体４５ａに形成された円錐状・BR>フ凹壁面４８ｃである。この凹壁面４８ｃを設けることにより、検出用レーザ光Ｌを、プレート検出センサ２３とは異なる方向に向かって反射させることができる。
【０１３１】
このようにして、図１６Ｂおよび図１６Ｃに示すように、カートリッジ４１を取り外した時には、プレート検出センサ２３から発する検出用レーザ光Ｌは、ケース本体３０の通過部３６ｃを通過し、ホルダ４５の円錐状の凹壁面４８ｃに照射される。これにより、凹壁面４８ｃに照射された検出用レーザ光Ｌは、プレート検出センサ２３に向かって反射しないので、プレート検出センサ２３で検出されない。このような結果、プレート検出センサ２３で保護プレート４４が存在しないと判断（検出）することができる。
【０１３２】
また、同様に、図１６Ｃに示すように、保護プレート４４が存在しない状態でカートリッジ本体４２を挿入した場合も、プレート検出センサ２３から照射される検出用レーザ光Ｌは、カートリッジ本体４２の貫通孔４２ｅを通過し、ホルダ４５の円錐状の凹壁面４８ｃに照射される。これにより、凹壁面４８ｃに照射された検出用レーザ光Ｌは、プレート検出センサ２３に向かって反射しないので、プレート検出センサ２３で検出されない。このような結果、プレート検出センサ２３で保護プレート４４が存在しないと判断（検出）することができる。このように、本実施形態では、ホルダ４５の円錐状の凹壁面４８ｃで、カートリッジ本体４２の取付けの有無に拘わらず、保護プレート４４が存在しないことを判断することができる。
【０１３３】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【０１３４】
本実施形態では、センサユニットは、レーザ光をワークに投光し、ワークから反射したレーザ光を検出光として受光し、ワークの状態（形状）および検出部からワークまでの距離を測定したが、たとえば、センサユニットが、ワークから反射する光または溶接時にワークから発する光を、検出光として撮像装置（カメラ）で撮像し、ワークの溶接状態等を検出してもよい。
【符号の説明】
【０１３５】
１：（溶接用）センサ装置、２：センサユニット、２１：投光部、２２：検出部、２３：プレート検出センサ、３：収容ケース、３０：ケース本体、３５：第１ガス流路、３６ａ：投光用通過部、３６ｂ：検出用通過部、４０：保護カバー、４１：カートリッジ、４２：カートリッジ本体、４４：保護プレート、４４ａ：投光用保護部、４４ｂ：検出用保護部、４５：ホルダ、４５ａ：ホルダ本体、４５ｆ：スペーサ、４６：第２取付け部、４６ａ：貫通孔、４７：第２ガス流路（ガス流路）、４７ｂ：スリット（通気孔）、４８：収容凹部、４８ｃ：凹壁面（反射防止部）、４８ｄ：挿入口、５：遮蔽部材、５１：板状部、５２：第１取付け部、５２ａ：貫通孔、６：ガイド部材、７３：シャフト、７５：弾性部材、Ｄ１〜Ｄ５：間隙、Ｌ１，Ｌ２：レーザ光、Ｗ：ワーク 
【図１】
2018169049.tif 000003
【図２】
2018169049.tif 000004
【図３】
2018169049.tif 000005
【図４】
2018169049.tif 000006
【図５】
2018169049.tif 000007
【図６】
2018169049.tif 000008
【図７】
2018169049.tif 000009
【図８】
2018169049.tif 000010
【図９】
2018169049.tif 000011
【図１０】
2018169049.tif 000012
【図１１】
2018169049.tif 000013
【図１２】
2018169049.tif 000014
【図１３】
2018169049.tif 000015
【図１４】
2018169049.tif 000016
【図１５】
2018169049.tif 000017
【図１６Ａ】
2018169049.tif 000018
【図１６Ｂ】
2018169049.tif 000019
【図１６Ｃ】
2018169049.tif 000020
【国際調査報告】
2018169049.tif 000021
2018169049.tif 000022