(57)【要約】  【課題】レーザをスキャニングさせて溶接を行うことを前提としながらも、母材に対してレーザ光を面直角となるようにいわゆる垂直入射のかたちで照射しながら広い範囲を溶接できるようにしたレーザ溶接装置を提供する。  【解決手段】  集光レンズ３で透過・集光したレーザ光５を折り返しミラー４および光路選択ミラー６で反射させて折り返し、さらに照射ミラー７で反射させて母材Ｗに対し垂直入射の形態で照射する。集光レンズ３をａ方向に、照射ミラー７をｂ方向にそれぞれ同期移動させて、溶接長さＬについて溶接を施す。溶接長さＬは、集光レンズ３の移動量Ｍおよび照射ミラー７の移動量Ｎと共に等しいものとなる。  【選択図】  図１
2006159257.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加工ヘッド内に設けられるとともにその加工ヘッド内のレーザ光路に沿って移動可能であって且つレーザ発振源から出力されたレーザ光を導入して集光する集光レンズと、
上記集光レンズにて透過・集光したレーザ光を反射させて反射レーザ光として折り返す上段側および下段側の二つの折り返しミラーと、
上記レーザ光路と同方向に移動可能であって且つ下段側の折り返しミラーで反射したレーザ光を母材上の溶接点に対して垂直に照射する照射ミラーと、
を備えていて、
上記集光レンズから溶接点までの光路長が一定となるようにその集光レンズと照射ミラーとを同期移動させながら溶接を施すようにしたことを特徴とするレーザ溶接装置。
【請求項２】
上記下段側の折り返しミラーは、最終的に上記レーザ光路と平行な反射レーザ光として折り返すものであることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接装置。
【請求項３】
上記集光レンズから溶接点までの光路長を一定にするための光路長調整機構を集光レンズと上段側の折り返しミラーとの間に設けたことを特徴とする請求項１または２に記載のレーザ溶接装置。
【請求項４】
上記下段側の折り返しミラーがそれ自体へのレーザ光の入射光軸を回転中心として回転可能となっているとともに、
上記照射ミラーがそれ自体のレーザ光の照射光軸を回転中心として回転可能であって且つそれ自体のレーザ光の照射光軸と直交する平面内で移動可能となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ溶接装置。
【請求項５】
照射ミラーがそれ自体のレーザ光の入出射光軸と共に直交することになる軸心周りに回転可能となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ溶接装置。
【請求項６】
上記下段側の折り返しミラーと照射ミラーとが照射ミラー自体のレーザ光の入出射光軸と共に直交することなる軸心周りに回転可能となっているとともに、
上記照射ミラーがそれ自体のレーザ光の照射光軸方向に移動可能となっていることを特徴とする請求項１に記載のレーザ溶接装置。
【請求項７】
上記照射ミラーがそれ自体のレーザ光の入出射光軸と共に直交することになる軸心周りに回転可能となっているとともに、
上記照射ミラーが下段側の折り返しミラーで反射したレーザ光を母材上の溶接点に対して任意の角度で照射するようになっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ溶接装置。
【請求項８】
上記下段側の折り返しミラーがそれ自体へのレーザ光の入射光軸を回転中心として回転可能となっているとともに、
上記下段側の折り返しミラーへのレーザ光の入射方向と直交する平面内に複数の照射ミラーが配置されていて、
上記下段側の折り返しミラーの回転に応じて複数の照射ミラーのいずれかにその下段側の折り返しミラーからの反射レーザ光を入射させるべく、複数の照射ミラーが選択切換可能となっていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のレーザ溶接装置。
【請求項９】
上記複数の照射ミラーのうちのいずれかからの反射レーザ光の照射方向に当該照射ミラーと対をなす反射ミラーが配置されていて、
上記照射ミラーで反射したレーザ光を反射ミラーが母材上の溶接点に対して垂直に照射するようになっていることを特徴とする請求項８に記載のレーザ溶接装置。
【請求項１０】
加工ヘッド内に設けられるとともにその加工ヘッド内のレーザ光路に沿って移動可能であって且つレーザ発振源から出力されたレーザ光を導入して集光する集光レンズと、
上記集光レンズにて透過・集光したレーザ光を反射させて反射レーザ光として折り返す上段側および下段側の二つの折り返しミラーと、
上記レーザ光路と同方向に移動可能であって且つ下段側の折り返しミラーで反射したレーザ光を母材上の溶接点に対して垂直に照射する照射ミラーと、
を備えていて、
上記集光レンズから溶接点までの光路長が一定となるようにその集光レンズと照射ミラーとを同期移動させながら溶接を施すことを特徴とするレーザ溶接方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、レーザ溶接装置およびレーザ溶接方法に関し、特にレーザ光側を積極的にスキャニングさせながら溶接を行うリモートレーザ工法もしくはレーザスキャナー工法と称されるレーザ溶接装置およびレーザ溶接方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の技術として例えば特許文献１に記載のように、円板状の回転ミラーで反射させたレーザ光を溶接対象となる母材に照射するにあたり、その回転ミラーの反射面をミラー自体の回転中心に対して非面直角な状態となるように予め所定角度だけ傾けておくことにより、母材に照射されたレーザ光を所定の回転半径の円周上にてスキャニングするようにしたものが提案されている。
【０００３】
また、自動車車体の溶接装置として例えば特許文献２，３に記載のように、スキャニングヘッド内に集光光学系と光偏向光学系とを設け、スキャニングヘッド全体を動かすことなしに上記集光光学系および光偏向光学系を制御して、例えば８００ｍｍ×８００ｍｍの溶接範囲をきわめて迅速に溶接することができるようにしたものが提案されている。
【特許文献１】特開平５−１７７３７５号公報（図１）
【特許文献２】特許第３２２９８３４号公報（図５）
【特許文献３】特許第３３８０４１６号公報（図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の技術では、焦点が合う同一平面上での円周だけを溶接できるにとどまり、特に溶接対象範囲が大きい場合には生産性の低下や溶接品質の低下が危惧され、なおも改善の余地を残している。
【０００５】
また、特許文献２，３に記載の技術では、スキャニングヘッド全体を動かすことなしに上記集光光学系および光偏向光学系の制御だけで所定範囲の溶接を行うことができるものの、母材に対してレーザ光を面直角ではなく斜め方向から照射して溶接を行うことが多くなり、溶接品質の向上の上でなおも課題を残している。
【０００６】
本発明はこのような課題に着目してなされたものであり、レーザ光をスキャニングさせて溶接を行うことを前提としながらも、母材に対してレーザ光を面直角となるようにいわゆる垂直入射のかたちで照射しながら広い範囲を溶接できるようにし、もって溶接品質の向上と生産性の向上を図ったレーザ溶接装置とレーザ溶接方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の発明は、加工ヘッド内に設けられるとともにその加工ヘッド内のレーザ光路に沿って移動可能であって且つレーザ発振源から出力されたレーザ光を導入して集光する集光レンズと、上記集光レンズにて透過・集光したレーザ光を反射させて反射レーザ光として折り返す上段側および下段側の二つの折り返しミラーと、上記レーザ光路と同方向に移動可能であって且つ下段側の折り返しミラーで反射したレーザ光を母材上の溶接点に対して垂直に照射する照射ミラーとを備えていて、上記集光レンズから溶接点までの光路長が一定となるようにその集光レンズと照射ミラーとを同期移動させながら溶接を施すようにしたことを特徴とする。
【０００８】
この場合、上記下段側の折り返しミラーは、請求項２に記載のように、最終的に上記レーザ光路と平行な反射レーザ光として折り返すものであることとする。
【０００９】
また、請求項３に記載のように、上記集光レンズから溶接点までの光路長を一定にするための光路長調整機構を集光レンズと上段側の折り返しミラーとの間に設けても良い。
【００１０】
したがって、少なくとも請求項１に記載の発明では、集光レンズから溶接点までの光路長が一定となるようにその集光レンズと照射ミラーとを上記レーザ光路と平行に同期移動させると、照射ミラーで反射したレーザ光は垂直入射のかたちで母材に対し面直角で且つ適正な焦点距離で照射されながら移動し、その集光レンズおよび照射ミラーの移動量に応じた長さ分だけ溶接が施されることになる。
【００１１】
この場合、母材が例えば平板状のものであって且つ溶接面の高さが溶接方向で変化しない場合には、その溶接長さは、集光レンズの移動量および照射ミラーの移動量に共に等しいことになる。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、レーザ光が垂直入射の形態で母材に対し面直角となるように照射された状態で溶接が行われるので、広い範囲を速やかに溶接することができ、溶接品質が向上するとともに生産性が向上し、また集光レンズと照射ミラーが連動することで深さ方向での焦点位置合わせを素早く行える効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
図１の（Ａ），（Ｂ）は本発明に係るレーザ溶接装置のより具体的な実施の形態を示す図である。
【００１４】
同図（Ａ）において、１は加工ヘッドを、Ｗは被溶接物としての母材をそれぞれ示し、ここでは母材Ｗの溶接面が溶接長さＬの全長にわたり水平である場合を想定している。加工ヘッド１は水平な置台２の上に搭載されており、その加工ヘッド１の内部にはレーザ光学系を構成することになる移動式の集光レンズ３と折り返しミラー４が収容されているとともに、加工ヘッド１内の集光レンズ３には図示しないレーザ発振器から出力されたＣＯ2レーザのレーザ光５が導入されるようになっている。そして、折り返しミラー４が定位置固定式のものであるのに対して、集光レンズ３は加工ヘッド１内をそのレーザ光路方向（図１の（Ａ）において矢印ａ方向およびその逆方向）に移動可能となっている。
【００１５】
また、置台２の下方には折り返しミラーとして機能する光路選択ミラー６と照射ミラー７が配置されており、光路選択ミラー６が定位置固定式のものであるのに対して、照射ミラー７は集光レンズ３と同方向に移動可能となっている。つまり、集光レンズ３と照射ミラー７は、図示しない駆動機構のはたらきにより互いに同速度となるように同期もしくは連動して、同量だけ加工ヘッド１内を矢印ａ方向およびその逆方向に移動可能となっている。ここで、折り返しミラー４が上流側の折り返しミラーとして機能するのに対して、光路選択ミラー６が下流側の折り返しミラーとして機能することになる。なお、符号Ｗ１は溶接線を示す。
【００１６】
このように構成されたレーザ溶接装置によれば、加工ヘッド１に導入されたレーザ光５は、集光レンズ３にて透過・集光して絞られた上で折り返しミラー４および光路選択ミラー６にてそれぞれ反射して折り返されて、加工ヘッド１内のレーザ光５と平行な反射レーザ光となる。そして、その反射レーザ光はさらに照射ミラー７にて反射し、母材Ｗに対し垂直入射の形態でいわゆる面直角となるようにその母材Ｗ上の溶接点（溶接開始点）Ｐ１に溶接高さＨをもって照射される。
【００１７】
この状態で、同図（Ｂ）にも示すように、集光レンズ３が矢印ａ方向に所定速度で移動するととに、この動きに同期もしくは連動して照射ミラー７が矢印ｂ方向に同速度で平行移動し、母材Ｗは溶接開始点Ｐ１から溶接終了点Ｐ２に至る溶接長さＬの範囲で溶接が施されることになる。ただし、上記のように集光レンズ３と照射ミラー７とが共に移動したとしても、定位置固定式の折り返しミラー４と光路選択ミラー６とのなす距離が常に一定であることもちろんのこと、集光レンズ３から折り返しミラー４、光路選択ミラー６および照射ミラー７を経て溶接点Ｐ１またはＰ２に至るまでのレーザ光５の光路長は常に一定したままである。しかも、溶接長さＬは集光レンズ３の移動量および照射ミラー７の移動量に等しいこととなり、さらに溶接速度は集光レンズ３の移動速度および照射ミラー７の移動速度に等しいことになる。
【００１８】
このように本実施の形態によれば、溶接長さＬの全長にわたっていわゆる垂直入射のかたちで常に溶接が行われ、斜め方向からレーザ光５が入射することはないから、溶接品質が向上するとともに、一定の溶接速度で広い範囲を効率良く溶接することができる。
【００１９】
ここで、溶接動作の途中で母材Ｗ側の溶接面高さ位置が変化してその溶接高さＨが変動する場合には、図２のような光路長調整機構８を併用するものとする。すなわち、集光レンズ３の後段であって且つ折り返しミラー４の前段に、二つ一組の定位置固定式の反射ミラー９と、同じく二つ一組の可動式の反射ミラー１０をセットとしたレーザ光の光路長調整機構８を設け、集光レンズ３および照射ミラー７の動きに連動して光路長調整機構８の反射ミラー１０も二つ一組として同時に矢印ｃ方向に移動させる。こうすることにより、母材Ｗの溶接面の高さが変化がしても、上記のように集光レンズ３から溶接点Ｐ１またはＰ２までの距離を常に一定に保つことができるようになる。
【００２０】
図３の（Ａ），（Ｂ）は本発明に係るレーザ溶接装置の第２の実施の形態を示し、先に図１に示した第１の実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。
【００２１】
この第２の実施の形態では、下流側の折り返しミラーとして機能することになる光路選択ミラー１６をその光路選択ミラー１６自体へのレーザ光５の入射方向（入射光軸）を回転中心として回転可能に構成するとともに、照射ミラー１７もそれ自体のレーザ光照射光軸を回転中心として回転可能で、且つそれ自体のレーザ光照射光軸方向と直交する平面内で移動可能、すなわち平面視にて加工ヘッド１内のレーザ光路と所定角度をなす溶接線Ｗ１の方向（図３の（Ａ）の矢印ｄ方向）に移動可能に構成したものである。
【００２２】
この第２の実施の形態によれば、図３の（Ｂ）に示すように、光路選択ミラー１６と照射ミラー１７を同期回転させながら、同時にその照射ミラー１７を溶接線Ｗ１の方向に移動させることで、溶接線Ｗ１について先の第１の実施の形態と同じ原理でレーザ溶接を行うことが可能となる。
【００２３】
この場合、集光レンズ３から折り返しミラー４、光路選択ミラー１６および照射ミラー１７を経て溶接点Ｐ１またはＰ２に至るまでのレーザ光５の光路長は常に一定であり、同時に溶接長さＬは照射ミラー１７の移動量にほかならず、さらに集光レンズ３の移動量は、光路選択ミラー１６から照射ミラー１７を経て溶接点Ｐ１またはＰ２に至るまでの距離（レーザ光路長）の変化量にほかならない。
【００２４】
図４の（Ａ），（Ｂ）は本発明に係るレーザ溶接装置の第３の実施の形態を示し、先に図１に示した第１の実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。そして、この第３の実施の形態では、母材Ｗに水平な溶接面Ｆａに連続して傾斜した溶接面Ｆｂが存在する場合に、その傾斜した溶接面Ｆｂについてもいわゆる垂直入射の形態で溶接を行えるように考慮したものである。
【００２５】
同図から明らかなように、照射ミラー２７が矢印ａ，ｂ方向に移動可能である点では第１の実施の形態のものと同様である。その上で、さらに照射ミラー２７がそれ自体のレーザ光の入出射光軸と共に直交することになる水平な軸心周り（図４の（Ｂ）の矢印ｅ方向）に回転可能となっている。
【００２６】
そして、図５の（Ａ），（Ｂ）から明らかなように、水平な溶接面Ｆａの溶接に際しての挙動は第１の実施の形態のものと同様である。すなわち、水平な溶接面Ｆａの溶接開始点Ｐ１に垂直入射となるようにレーザ光５を照射した上で、集光レンズ３と照射ミラー２７を同期させて平行移動させながら水平な溶接面Ｆａの溶接終了点Ｐ２ひいては傾斜した溶接面Ｆｂの溶接開始点Ｐ３まで溶接を行う。
【００２７】
その一方、傾斜した溶接面Ｆｂの溶接開始点Ｐ３までレーザ光５が移動したならば、図６の（Ａ）に示すように、その傾斜した溶接面Ｆｂの傾斜角度φに合わせて照射ミラー２７を同じ角度φだけ矢印ｅ方向に回転させて、傾斜した溶接面Ｆｂに対するレーザ光５の照射方向が垂直入射となるように照射ミラー２７の傾きを調整する。さらに、焦点距離であるところの集光レンズ３から溶接点Ｐ３までの距離（レーザ光路長）が、集光レンズ３から照射ミラー２７までの距離に溶接高さとしてＨ／ｃｏｓφを加えたものとなる位置まで集光レンズ３が移動する。その後、同図（Ｂ）に示すように、照射ミラー２７が傾斜した溶接面Ｆｂの溶接終了点Ｐ４まで矢印ｂ方向に移動するとともに、それに同期して集光レンズ３が矢印ａ方向に移動することで、その傾斜した溶接面Ｆｂについての溶接が行われる。
【００２８】
この場合、照射ミラー２７の移動量は、傾斜した溶接面Ｆｂの長さＬをｃｏｓφで除したものとなり、同時に溶接速度を一定とするために、照射ミラー２７の移動速度は水平な溶接面Ｆａでの溶接速度にｃｏｓφを乗じたものとなる。さらに、集光レンズ３の移動量は、照射ミラー２７の移動量Ｌ×ｃｏｓφに、照射ミラー２７から溶接点Ｐ３またはＰ４までの距離の変化分としてＬ×ｔａｎφを加えたものとなる。
【００２９】
このように本実施の形態によれば、水平な溶接面Ｆａおよび傾斜した溶接面Ｆｂのいずれについても、常にレーザ光５が垂直入射の形態となる状態で溶接を行うことができる。
【００３０】
図７の（Ａ），（Ｂ）は本発明に係るレーザ溶接装置の第４の実施の形態を示す図で、先に図１に示した第１の実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。
【００３１】
この第４の実施の形態では、光路選択ミラー２６と照射ミラー３７とを、照射ミラー３７自体のレーザ光の入出射光軸と共に直交することなる水平な軸心周り（矢印ｅ方向）に回転可能な構造とし、同時に照射ミラー３７をそれ自体のレーザ光の照射光軸方向（高さ方向）に移動可能な構成としたものである。つまり、照射ミラー３７は直交２軸回転１軸の合計３軸の動作自由度を有しているとともに、光路選択ミラー２６が回転１軸の動作自由度を有していることになる。
【００３２】
この第４の実施の形態によれば、矢印ａ１方向への集光レンズ３の移動に同期して、光路選択ミラー３６および照射ミラー３７を矢印ｅ方向に回転させながら、その照射ミラー３７を母材Ｗに近付けるべく移動させることで溶接が行われる。
【００３３】
この場合、集光レンズ３から溶接点Ｐ１，Ｐ２までの距離は常に一定であるとともに、集光レンズ３の移動量は、溶接点Ｐ１またはＰ２から照射ミラー３７を経由して光路選択ミラー２６に至るまでの距離の変化量となる。
【００３４】
図８の（Ａ），（Ｂ）は本発明に係るレーザ溶接装置の第５の実施の形態を示し、先に図４に示した第３の実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。
【００３５】
この第５の実施の形態では、治具等の干渉物Ｇがあって母材Ｗに対するレーザ光５の垂直入射が部分的に不可能である場合に、その部分については垂直入射ではなくやむを得ず斜め入射を容認した上で連続して溶接を行えるように考慮したものである。
【００３６】
すなわち、同図に示すように、照射ミラー２７を、それ自体のレーザ光５の入出射光軸と共に直交することになる水平な軸心周り（矢印ｅ方向）に回転可能な構成とし、その照射ミラー２７がレーザ光５を母材Ｗ上の溶接点Ｐ１に対して、垂直入射のかたち以外でもいわゆる斜め入射の形態で任意の角度で照射できるようにしてある。
【００３７】
この第５の実施の形態によれば、母材Ｗの水平な溶接面での溶接に際して、垂直入射の形態での溶接に続いて、干渉物Ｇの下方の垂直入射が不可能な領域Ｑを溶接する場合には、干渉物Ｇの手前側にて照射ミラー２７の回転によりレーザ光５を斜め入射として溶接を行う一方、同様に照射ミラー２７が干渉物Ｇを通過した後においても照射ミラー２７の回転によりレーザ光５を斜め入射として溶接を行う。その後、必要に応じて再び垂直入射の形態として溶接を行う。
【００３８】
この場合、集光レンズ３から溶接点Ｐ１までの距離は垂直入射であるか斜め入射であるかにかかわらず一定であり、また集光レンズ３の移動量は溶接点Ｐ１から光路選択ミラー６までの距離の変化量となる。
【００３９】
この第５の実施の形態によれば、斜め入射での溶接部分Ｑは垂直入射での溶接部分と比べて溶接品質は劣ることになるものの、干渉物Ｇがあっても垂直入射での溶接に連続して溶接を行うことができる利点がある。
【００４０】
図９の（Ａ），（Ｂ）は本発明に係るレーザ溶接装置の第６の実施の形態を示し、先の第１，第２の実施の形態と共通する部分には同一符号を付してある。
【００４１】
同図から明らかなように、光路選択ミラー１６をそれ自体の入射光軸周りに回転可能に構成する一方、照射ミラーとして同じ高さ位置に第１，第２の照射ミラー７，４７を配置して、光路選択ミラー１６の回転に応じて第１，第２の照射ミラー７，４７のいずれに対してもレーザ光５を選択的に導入可能としてある。そして、第１，第２の照射ミラー７，４７はそれ自体の入射光軸方向に移動可能となっている。
【００４２】
この第６の実施の形態によれば、同図（Ａ）に示すように、第１の照射ミラー７による垂直入射での溶接を行う際には、第２の照射ミラー４７を次の溶接開始点Ｐ２１に相当する位置に予め待機させておくものとし、最初に第１の照射ミラー７を使用して、第１の実施の形態と同様に垂直入射の形態で例えば溶接終了点をＰ１１として溶接を行う。第１の照射ミラー７を使用しての溶接を終えた時点で光路選択ミラー１６を回転させて、同図（Ｂ）に示すようにその光路選択ミラー１６によるレーザ光５の導入方向を第２の照射ミラー４７側に切り換える。そして、その第２の照射ミラー４７を使用して垂直入射の形態で溶接開始点Ｐ２１から引き続き溶接を行う。
【００４３】
この場合、第１の照射ミラー７による溶接位置と第２の照射ミラー４７による溶接位置とが大きく離れていても、ミラー７，４７の切り換えに連動して集光レンズ３を移動させる量は、光路選択ミラー１６から第１の照射ミラー７による溶接位置までのレーザ光路長と、光路選択ミラー１６から第２の照射ミラー４７による溶接位置までのレーザ光路長との差分のみで足りる。
【００４４】
したがって、この第６の実施の形態によれば、第１，第２の照射ミラー７，４７の切り換えにより溶接可能範囲が飛躍的に拡大化されるとともに、第１の照射ミラー７から第２の照射ミラー４７への切り換えに際して第２の照射ミラー４７を予め次の溶接開始位置に相当する位置に予め待機させておくことにより、溶接位置の切り換えに際してミラーの空走時間がなくなり、特に相互に離れた溶接位置を溶接する場合でも溶接位置切り換えに要する時間を著しく短縮できるほか、レーザ発振器の稼働率が向上するとともに、生産性も一段と向上することになる。
【００４５】
図１０の（Ａ），（Ｂ）は本発明に係るレーザ溶接装置の第７の実施の形態を示し、図９に示した第６の実施の形態にさらなる付加機能を加えたものである。すなわち、溶接対象となる母材Ｗが直立壁部を備えていて、その直立壁部の鉛直な溶接面Ｆｃについてもいわゆる垂直入射のかたちで溶接を行うべく、第１，第２の照射ミラー７，４７に加えて、その第２の照射ミラー４７の下方に反射ミラー１１を上下動可能に配置してある。
【００４６】
この第７の実施の形態によれば、水平な溶接面Ｗａについて第１，第２の照射ミラー７，４７を切り換えて溶接を行う場合の挙動は先に図９に示した第６の実施の形態と同様である。
【００４７】
その一方、鉛直な溶接面Ｆｃについて溶接を施す場合には、第２の照射ミラー４７での反射レーザ光をその下方の反射ミラー１１にて反射させて折り返すことによりレーザ光５は垂直入射の形態で鉛直な溶接面Ｆｃに照射されることになり、それと並行して反射ミラー１１を上下方向に移動させれば連続的に溶接を行うことが可能となる。
【００４８】
この場合においても、集光レンズ３から溶接点Ｐまでのレーザ光路長は常に一定であり、また集光レンズ３の移動量は光路選択ミラー１６から溶接点Ｐまでの距離の変化量となる。
【００４９】
このように第７の実施の形態によれば、反射ミラー１１を経由させることで光路選択ミラー１６および第１，第２の照射ミラー７，４７の配置の自由度が高まり、溶接可能範囲が拡大化されるとともに、溶接可能な溶接面の角度の自由度も増大することになる。
【００５０】
図１１は本発明に係るレーザ溶接装置の第８の実施の形態を示し、図１に示した第１の実施の形態のレーザ溶接装置を基本として、溶接状態のモニタリング装置１２を付加したものである。
【００５１】
より詳しくは、モニタリング装置１２は例えばＣＣＤ等の半導体撮像素子にて溶接点Ｐの状態もしくは溶接後のビードを画像情報として捉えた上で、所定の閾値をもってその適否判定を行う機能を有する。
【００５２】
溶接動作と並行してリアルタイムにてモニタリングを行う場合には、実際の溶接に伴う溶接点Ｐでの反射光もしくはその溶接点で発生するプラズマを、折り返しミラー４に形成したピンホールを通して、もしくはハーフミラーをもって形成した折り返しミラー４を透過させてモニタリング装置１２に導入して画像情報として捉え、所定の画像処理を行った上で溶接状態の適否判定を行うものとする。その判定の結果によっては、異常処理としてアラーム信号を出力したり、あるいは母材にマーキングを施すことが可能であるほか、さらには必要に応じて溶接動作そのものを停止させることも可能である。
【００５３】
なお、先に述べたように、集光レンズ３から溶接点Ｐまでの距離が常に一定となるようにその集光レンズ３と照射ミラー７が連動することから、溶接点Ｐが良好に溶接されていればその溶接点Ｐからの反射光やプラズマは一定であり、それらの反射光やプラズマをモニタリング装置１２で捉えることでその適否判定を確実に行える。
【００５４】
ここで、モニタリング装置１２と折り返しミラー４の間には図２に示す光路長調整機構８と同様の調整機構８ａを設ける必要があるが、モニタリング装置１２を集光レンズ３よりも上流側に設けた場合には調整機構は８ａは不要となる。
【００５５】
また、図１０に示した第２の照射ミラー４７等にモニタリング装置１２を付帯させた場合には、集光レンズ３の位置に応じて溶接点Ｐからモニタリング装置１２までの距離が変化し、それに伴って上記の反射光やプラズマが変化することになる。このような場合には、集光レンズ３の現在位置に応じて溶接点Ｐからモニタリング装置１２までの距離を求め、その距離に応じてモニタリング装置１２での適否判定のための閾値を変化させることで、モニタリング精度を向上させることができる。
【００５６】
また、溶接後のビードの検査としてモニタリングを行う場合には、溶接用のレーザ光５を照射することなくビードの状態を画像情報として捉えた上でその適否判定を行う。
【００５７】
こうすることにより、溶接後の検査工程を省略もしくは簡易化できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明に係るレーザ溶接装置の第１の実施の形態を示す概略説明図。
【図２】図１の変形例として集光レンズと折り返しミラーとの間に介装される光路長調整機構の概略説明図。
【図３】本発明の第２の実施の形態を示す概略説明図。
【図４】本発明の第３の実施の形態を示す概略説明図。
【図５】図４のレーザ溶接装置による水平面溶接時の作動説明図。
【図６】図４のレーザ溶接装置による傾斜面面溶接時の作動説明図。
【図７】本発明の第４の実施の形態を示す概略説明図。
【図８】本発明の第５の実施の形態を示す概略説明図。
【図９】本発明の第６の実施の形態を示す概略説明図。
【図１０】本発明の第７の実施の形態を示す概略説明図。
【図１１】本発明の第８の実施の形態を示す概略説明図。
【符号の説明】
【００５９】
１…加工ヘッド
３…集光レンズ
４…折り返しミラー
５…レーザ光
６…折り返しミラーとしての光路選択ミラー
７…照射ミラー
８…光路長調整機構
１１…反射ミラー
１２…モニタリング装置
１６…折り返しミラーとしての光路選択ミラー
１７…照射ミラー
２６…折り返しミラーとしての光路選択ミラー
２７…照射ミラー
３７…照射ミラー
４７…照射ミラー
Ｆａ…水平な溶接面
Ｆｂ…傾斜した溶接面
Ｆｃ…鉛直な溶接面
Ｇ…干渉物（治具）
Ｐ１…溶接点（溶接開始点）
Ｐ２…溶接点（溶接終了点）
Ｐ３…溶接点（溶接開始点）
Ｐ４…溶接点（溶接終了点）
Ｐ１１…溶接点（溶接終了点）
Ｐ２１…溶接点（溶接開始点）
Ｗ…母材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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