(57)【要約】【課題】ワークからの溶接時の輻射熱により、樹脂製の遮蔽部の熱が収容部に伝わり、遮蔽部材が溶損したり、センサユニットが想定以上に加熱されてしまったりすることがある。【解決手段】溶接用センサ装置１は、溶接されるワークＷの状態またはワークＷまでの距離を測定するセンサユニット２と、センサユニット２を収容する収容ケース３と、収容ケースからワークＷに向かって延在し、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に向かう輻射熱を遮蔽する遮蔽部材５と、を有した収容体３Ａと、を少なくとも備えている。遮蔽部材５のワークＷが溶接される側の少なくとも表層は、セラミックス材料からなり、遮蔽部材５には、遮蔽部材５が延在する方向に沿って、セラミックス材料よりも放射率が低い金属材料からなる金属層５２が形成されている。【選択図】図２
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【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、前記収容部から前記ワークに向かって延在し、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、
前記遮蔽部の前記ワークが溶接される側の少なくとも表層は、セラミックス材料からなり、
前記遮蔽部には、前記遮蔽部が延在する方向に沿って、前記セラミックス材料よりも放射率が低い金属材料からなる金属層が形成されていることを特徴とする溶接用センサ装置。
【請求項２】
前記金属材料の放射率は、０．３以下であ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】
前記金属層は、金、白金、黄銅、アルミニウム、および銅のうち、１種以上の金属材料からなる層であ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】
前記金属層は、前記遮蔽部の表面のうち、前記ワークが溶接される側に面した表側表面に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接用センサ装置。
【請求項５】
前記金属層は、前記表側表面のうち、前記ワーク側の前記遮蔽部の表面に、前記セラミックス材料が露出するように、前記収容部側の表面に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】
前記金属層は、前記遮蔽部の内部に形成されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の溶接用センサ装置。
【請求項７】
前記遮蔽部は、複数の板状部材を重ね合わせた構造であり、
前記金属層は、隣接する前記板状部材同士が対向する対向面に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の溶接用センサ装置。
【請求項８】
前記ワークが溶接される側を前記遮蔽部の表側とし、その反対側を裏側としたときに、
前記金属層は、前記複数の板状部材のうち、裏側の板状部材に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の溶接用センサ装置。
【請求項９】
前記隣接する板状部材の間には、隙間が形成されていることを特徴とする請求項７または８に記載の溶接用センサ装置。
【請求項１０】
前記遮蔽部は、複数の板状部材を重ね合わせた構造であり、
前記金属層は、隣接する前記板状部材同士の間に挟み込まれた金属シート材または金属板材であ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。
【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樹脂製の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の溶接用センサ装置によれば、溶接部からセンサユニットが収容された収容部に向かう輻射熱を、樹脂製の遮蔽部により遮蔽することができるため、輻射熱に起因したセンサユニットの加熱を低減することができる。
【０００７】
しかしながら、たとえば、連続して長時間溶接を行う場合、溶接部からの輻射熱が遮蔽部に連続して入熱されることがある。この他にも、たとえば、これまでよりも板厚が厚い被溶接部材同士を溶接する場合、溶接部に入熱されるエネルギをこれまでよりも高く設定されることもある。これらの場合には、溶接部から遮蔽部に入熱される輻射熱のエネルギが、これまで以上に大きくなり、結果として、樹脂製の遮蔽部の熱が収容部に伝わり、遮蔽部材が溶損したり、センサユニットが想定以上に加熱されてしまったりすることがある。
【０００８】
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に向かう輻射熱により、遮蔽部の損傷を抑え、遮蔽部からセンサユニットを収容する収容部に伝導することを低減することができる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】
【０００９】
前記課題を鑑みて、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、前記収容部から前記ワークに向かって延在し、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、前記遮蔽部の前記ワークが溶接される側の少なくとも表層は、セラミックス材料からなり、前記遮蔽部には、前記遮蔽部が延在する方向に沿って、前記セラミックス材料よりも放射率が低い金属材料からなる金属層が形成されていることを特徴とする。
【００１０】
本発明によれば、溶接用センサ装置の収容体が、遮蔽部を備えることにより、ワークの溶接時に発生する輻射熱のうち、収容部に向かう輻射熱を、遮蔽部で遮蔽することができる。これにより、この輻射熱により、収容部に収容されたセンサユニットが加熱されることを抑えることができる。特に、遮蔽部のワークが溶接される側の表層は、セラミックス材料からなるため、遮蔽部の耐熱性を確保することができる。
【００１１】
さらに、本発明では、遮蔽部には、遮蔽部が延在する方向に沿って、セラミックス材料よりも放射率が低い金属材料からなる金属層が形成されている。これにより、遮蔽部に向かう輻射熱（例えば赤外線）は、金属層の表面から反射される。この結果、遮蔽部にワークからの輻射熱が入熱されることを低減することができる。
【００１２】
ここで、金属層が、セラミックス材料よりも放射率が低い材料であれば、セラミックス材料からなる表層に比べて、輻射熱を反射し易いため、ワークからの輻射熱による遮蔽部への入熱を低減することができるが、より好ましくは、前記金属材料の放射率は、０．３以下である。このような金属材料で、金属層を形成することにより、ワークからの輻射熱をより好適に反射することができ、この結果、ワークからの輻射熱による遮蔽部への入熱をより一層低減することができる。
【００１３】
より好ましくは、前記金属層は、金、白金、黄銅、アルミニウム、および銅のうち、１種以上の金属材料からなる層である。この態様によれば、金属層が１種以上の金属材料で構成されることにより、ワークからの輻射熱をより好適に反射することができる。特に、金、白金、およびアルミニウムは、融点が高く、酸化され難いため、好ましい材料である。
【００１４】
ここで、このような金属層は、遮蔽部が延在する方向に沿って形成されていれば、遮蔽部のいずれの部位に形成されていてもよいが、より好ましい態様としては、前記金属層は、前記遮蔽部の表面のうち、前記ワークが溶接される側に面した表側表面に形成されている。この態様によれば、遮蔽部の表面のうち、ワークが溶接される側に面した表側表面は、輻射熱を直接受けるため、効率的に、遮蔽部に向かう輻射熱を、金属層の表面から直接反射させることができる。
【００１５】
さらに、遮蔽部の表側表面に、金属層を形成した場合、前記金属層は、前記表側表面のうち、前記ワーク側の前記遮蔽部の表面に、前記セラミックス材料が露出するように、前記収容部側の表面に形成されている。この態様によれば、金属層を収容部側の表面に形成することにより、溶接時のスパッタ等が金属層の表面に付着することを低減でき、金属層により、遮蔽部に向かう輻射熱を持続的に反射させることができる。
【００１６】
さらに、他の態様としては、前記金属層は、前記遮蔽部の内部に形成されている。この態様によれば、金属層を遮蔽部の内部に形成することにより、金属層には、溶接時のスパッタ等が付着することがない。特に、金属層を、遮蔽部の内部のワーク側部位に形成した場合、金属層による輻射熱をより効率的に反射することができ、このような場合であっても、金属層には、溶接時のスパッタ等が付着することがない。このようにして、金属層により遮蔽部に向かう輻射熱を持続的に反射させることができる。
【００１７】
ここで、金属層を遮蔽部の内部に配置することができるのであれば、金属層の配置状態は、特に限定されず、たとえば、金属層を遮蔽部の内部で積層してもよい。しかしながら、より好ましい態様としては、前記遮蔽部は、複数の板状部材を重ね合わせた構造であり、前記金属層は、隣接する前記板状部材同士が対向する対向面に形成されている。
【００１８】
このように、板状部材の対向面に金属層を形成することにより、金属層の表面に凹凸が形成されることを低減し、金属層の表面は、より平坦な表面となる。この結果、金属層の表面により遮蔽部に向かう輻射熱をより効果的に反射させることができる。
【００１９】
ここで、金属層が形成される表面は、板状部材同士の対向するいずれの対向面に形成されていてもよい。しかしながら、さらに好ましい態様としては、前記ワークが溶接される側を前記遮蔽部の表側とし、その反対側を裏側としたときに、前記金属層は、前記隣接する板状部材のうち、裏側の板状部材に形成されている。
【００２０】
この態様によれば、金属層を、前記複数の板状部材のうち、裏面側の板状部材に形成することにより、例えば、表面側の板状部材に溶接時のスパッタが付着したとしても、これを交換すればよいので、金属層を形成した板状部材を継続して使用することができる。
【００２１】
ここで、隣接する板状部材同士は、接触していてもよいが、より好ましい態様としては、板状部材に金属層を遮蔽部の内部に配置する場合、隣接する板状部材の間には、隙間が形成されていることが好ましい。
【００２２】
この態様によれば、隣接する板状部材の間に、隙間が形成されているので、この隙間が断熱空間となって、ワークの溶接時に発生する輻射熱のうち、収容部に向かう輻射熱を断熱することができる。このような隙間は、金属層が形成された板状部材と、これに隣接する板状部材の間、または、それ以外の板状部材同士の間に形成されていればよい。
【００２３】
金属層を形成する場合の別の好ましい態様としては、前記遮蔽部は、複数の板状部材を重ね合わせた構造であり、前記金属層は、隣接する前記板状部材同士の間に挟み込まれた金属シート材または金属板材である。この態様によれば、金属層を金属シート材または金属板材とすることにより、金属シート材の交換等を容易に行うことができるため、装置のメンテナンス性が向上する。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、溶接時にワークからセンサユニットに向かう輻射熱により、遮蔽部の損傷を抑え、遮蔽部からセンサユニットを収容する収容部に伝導することを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の第１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１に示す溶接用センサ装置の模式的側面図である。
【図５】図２に示す溶接用センサ装置の遮蔽部材と保護カバーとの模式的分解斜視図である。
【図６】本発明の第１実施形態の変形例に係る溶接用溶接装置を一方側から視た模式的斜視図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係る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８】図７に示す溶接用センサ装置の遮蔽部材と保護カバーとの模式的分解斜視図である。
【図９】（ａ）は、図７に示す遮蔽部材の分解斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ−Ａ線に沿った矢印方向の組立後の断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）のＢ−Ｂ線に沿った矢印方向の断面図であり、（ｄ）は、（ａ）の挟み込み部材の模式的斜視図である。
【図１０】（ａ）は、図９の変形例に係る遮蔽部材の分解斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ−Ｃ線に沿った矢印方向の組立後の断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）のＤ−Ｄ線に沿った矢印方向の断面図であり、（ｄ）は、（ａ）のスペーサの模式的斜視図である。
【図１１】図８に示す溶接用センサ装置の変形例に係る遮蔽部材と保護カバーとの模式的分解斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
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１１を参照しながら詳述する。
【００２７】
＜第１実施形態＞
以下に図１〜図６を参照して、第１実施形態に係るセンサ装置１を説明する。
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が溶融するとともに、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。
【００２８】
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。
【００２９】
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を備えた収容ケース（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と、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。なお、これらの構成は、後述する第２および第３実施形態に係る溶接装置も同様である。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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と検出部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。
【００３３】
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、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。なお、これらの構成は、後述する第２および第３実施形態に係る溶接装置も同じである。
【００３４】
３．収容ケース３について
図１および図４に示すように、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が通過するように構成されている。レーザ光Ｌ１および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、この開口した部分に、レーザ光Ｌ１および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）が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。
【００３５】
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および図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。なお、図２〜４では、センサ装置１の表面うち、溶接装置９が配置される側の表面を表側表面３０ａとし、その反対側を裏側表面３０ｂとして表している。
【００３６】
図４に示すように、ケース本体３０には、保護カバー４０に連通するパージ用の第１ガス流路３５が形成されている。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る。ここで、溶接時にセンサ装置１の後述する第１および第２放出口４２、４３からパージエアを放出し、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。
【００３７】
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に向かう電力の供給、および、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を介して保護カバー４０に気体を供給するガス供給口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。
【００３８】
３−２．保護カバー４０について
図２〜４に示すように、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る。保護カバー４０は、例えば、金属材料または樹脂材料からなり、ケース本体３０の底面側からネジなどの締結具７４により取付けられている。保護カバー４０は、ケース本体３０に取付けることにより、第１ガス流路３５に連通した第２ガス流路４５が形成されており、第２ガス流路４５には、第１放出口４２および第２放出口４３が形成されている。
【００３９】
第１放出口４２は、第２ガス流路４５からの気体が放出されるとともに、投光装置２１ａから投光されたレーザ光Ｌ１が通過する位置に形成されている。第１放出口４２の下流には、第２放出口４３がさらに形成されており、第２放出口４３は、第２ガス流路４５から気体が放出されるとともに、受光装置２２ａから投光されたレーザ光Ｌ２が通過する位置に形成されている。第２放出口４３は、後述する遮蔽部材５の裏面５０ｂに、放出された気体が吹き付けられるように形成されている。これにより、遮蔽部材５の放熱性を高めることができる。
【００４０】
さらに、図５に示すように、保護カバー４０には、後述する遮蔽部材５を取り付けるための第１取付け部４７が形成されており、第１取付け部４７には、シャフト（取付け具）７３を挿通する貫通孔４７ａが形成されている。さらに、第１取付け部４７には、レーザ光Ｌ１、Ｌ２等に対して適切な角度で、遮蔽部材５を保護カバー４０に取付けるための設置面４７ｂが形成されている。なお、これらの構成は、後述する第２実施形態に係る溶接装置も基本的には同じである。
【００４１】
４．遮蔽部材５について
図１〜４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、第１および第２放出口４２、４３）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。遮蔽部材５は、板状の部材であり、収容ケース３からワークＷ側に向かって延在している。
【００４２】
ここで、ワークＷが溶接される側を遮蔽部材５の表側とし、その反対側を裏側としたときに、遮蔽部材５の裏面には、保護カバー４０に取付けるための一対の第２取付け部５７、５７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、保護カバー４０の第１取付け部４７は、遮蔽部材５の２つの第２取付け部５７、５７の間に配置される。なお、一対の第２取付け部５７、５７の詳細な構造は、後述する第２実施形態の構造（図９参照）と同じである。
【００４３】
第２取付け部５７には、シャフト７３を挿通する貫通孔５７ａが形成されている。ここで、２つの第２取付け部５７、５７の間に、第１取付け部４７が配置され、かつ、設置面４７ｂに遮蔽部材５を設置した状態で、第１取付け部４７の貫通孔４７ａと、第２取付け部５７の貫通孔５７ａとが繋がり、１つの貫通孔となる。これにより、シャフト７３を、第１取付け部４７の貫通孔４７ａと、第２取付け部５７の貫通孔５７ａとに、遮蔽部材５の幅方向（横方向）から、挿通することができる。この結果、シャフト７３の頭部７３ｃと、ネジ体７３ｂの頭部７３ｄで挟み込み、遮蔽部材５を保護カバー４０に取付けることができる。
【００４４】
本実施形態では、遮蔽部材５の板状本体５１は、セラミックス材料からなり、本実施形態では、遮蔽部材５のワークＷが溶接される側の表層もセラミックス材料からなる。さらに、遮蔽部材５の表面のうち、遮蔽部材５のワークＷが溶接される側の表側表面の全体に、金属層５２が形成されている。遮蔽部材５の板状本体５１の厚みは、たとえば、２〜１０ｍｍの範囲であり、金属層の厚みは、たとえば、１０〜２００μｍの範囲にあることが好ましい。
【００４５】
板状本体５１および金属層５２の材料は、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。たとえば、板状本体５１のセラミックス材料などを挙げることができ、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。
【００４６】
一方、金属層５２は、セラミックス材料よりも放射率が低い金属材料からなり、金属材料の放射率は、０．３以下であることがより好ましい。このような金属材料で、金属層５２を形成することにより、ワークＷからの輻射熱をより好適に反射することができ、この結果、ワークＷからの輻射熱による遮蔽部への入熱をより一層低減することができる。このような材料としては、金、白金、黄銅、アルミニウム、錫、または銅を挙げることができ、これらの材料が、合金化していてもよく、積層されていてもよい。
【００４７】
たとえば、雰囲気温度が、２５℃〜７００℃の範囲では、金の放射率は、０．０２〜０．０３であり、白金の放射率は、０．０４〜０．１０であり、黄銅の放射率は、０．０８〜０．１０であり、アルミニウムの放射率は、０．０４〜０．０８であり、錫の放射率は、０．０５〜０．０８であり、銅の放射率は、０．０２〜０．０４である。なお、上述したセラミックスの２５℃〜６００℃の放射率は、０．７０〜０．９５の範囲が一般的である。したがって、金属層５２が１種以上の金属材料で構成されることにより、ワークからの輻射熱をより好適に反射することができる。
【００４８】
特に、金属層５２の表面を、鏡面加工することにより、中心線平均粗さＲａを０．２μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以下とすることにより、金属層５２の放射率を高めることができる。特に、金、白金、またはアルミニウムは、光沢性および融点が高く、酸化され難いため、好ましい材料であり、なかでも、金または白金がより好ましい材料である。
【００４９】
このような遮蔽部材５は、たとえば、セラミックス粒子を圧粉成形後、焼結することにより板状本体５１を作製し、その表面を必要に応じて研磨後、板状本体５１のワークＷが溶接される側の表面に金属層５２を形成することにより、製造することができる。
【００５０】
金属層５２の形成は、例えば、金属材料からなる薄膜を準備し、これを板状本体５１の表面に接着剤等で貼り合わせにより行ってもよい。この他にも、金属層５２をＰＶＤ法またはＣＶＤ法により形成してもよく、たとえば、上述した金属材料からなる金属ターゲットを準備し、金属ターゲットのスパッタを、板状本体５１の堆積させることにより金属層５２を形成してもよい。さらに、得られた金属層５２を上述した表面粗さになるように、研磨してもよい。
【００５１】
本実施形態では、センサ装置１の収容体３Ａが、遮蔽部材５を備えることにより、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に向かう輻射熱を、遮蔽部材５で遮蔽することができる。これにより、この輻射熱により、収容ケース３に収容されたセンサユニット２が加熱されることを抑えることができる。特に、遮蔽部材５の板状本体５１は、セラミックス材料からなるので、遮蔽部材５の耐熱性を確保することができる。
【００５２】
さらに、遮蔽部材５には、遮蔽部材５が延在する方向に沿って、セラミックス材料よりも放射率が低い金属材料からなる金属層５２が形成されているので、遮蔽部材５に向かう輻射熱（例えば赤外線）は、金属層５２の表面から反射される。この結果、遮蔽部材５にワークＷからの輻射熱が入熱されることを低減することができる。
【００５３】
特に、本実施形態では、金属層５２は、遮蔽部材５の表面のうち、ワークＷが溶接される側に面した表側表面に形成されているので、ワークＷからの輻射熱を直接受けるため、効率的に、遮蔽部材５に向かう輻射熱を、金属層５２の表面から直接反射させることができる。
【００５４】
上に示す実施形態では、遮蔽部材５の表面のうち、ワークＷが溶接される側に面した表側表面全体に、金属層５２を形成したが、例えば、図６に示すように、金属層５２は、ワーク側の遮蔽部材５の表面に、セラミックス材料が露出するように（すなわち板状本体５１）、収容ケース３側の表面に形成されている。この態様によれば、金属層５２を収容ケース３側の表面に形成することにより、溶接時のスパッタ等が金属層５２の表面に付着することを低減でき、金属層５２により、遮蔽部材５に向かう輻射熱を持続的に反射させることができる。
【００５５】
＜第２実施形態＞
以下に図７〜図１１を参照して、第２実施形態に係るセンサ装置１を説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態に対して、遮蔽部材５の構造のみが、相違するので、その他の構成は、同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。
【００５６】
第２実施形態では、図７に示すように、遮蔽部材５は、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂを非接着状態で重ね合わせた構造であり、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂは、その一部で相互に拘束されている。具体的には、図９に示すように、遮蔽部材５は、第１板状部材５１Ａと第２板状部材５１Ｂを重ね合わせた状態で、一対の挟み込み部材５３、５３により、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂに対して着脱自在に挟み込まれている。この挟み込まれた状態で、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂが、相互に拘束されている。
【００５７】
より、具体的には、第１板状部材５１Ａと第２板状部材５１Ｂを重ね合わせた状態で、遮蔽部材５の幅方向の両側から、第１板状部材５１Ａと第２板状部材５１Ｂを挟み込んでいる。これにより、遮蔽部材５の基端から先端に向かう方向に、第１板状部材５１Ａと第２板状部材５１Ｂとが、独立して熱膨張および熱収縮することができる。遮蔽部材５の幅方向とは、遮蔽部材５の基端から先端に向かう方向と交差する方向であり、基端は、遮蔽部材５が収容体３Ａの保護カバーに取り付けられている側の端であり、先端は、そこからワークＷ側に延在する方向の端である。
【００５８】
図６（ｄ）に示すように、各挟み込み部材５３、５３の断面はＵ字状であり、対向する一対の押圧部５３ａ、５３ａと、これを連結する連結部５３ｂと、を備えている。挟み込み部材５３は、金属材料からなり、一対の押圧部５３ａ、５３ａの対向する表面間の距離は、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂを重ね合わせた厚さよりも僅かに小さい。
【００５９】
第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂに対して、挟み込み部材５３を挟み込む際には、押圧部５３ａ、５３ａ同士を僅かに広げて、挟み込み部材５３を弾性変形させ、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂに、挟み込み部材５３を押し込む。これにより、挟み込み部材５３の弾性変形後の復元力により、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂで、これらは押圧され、相互に拘束される。一方、挟み込み部材５３を取り外す際には、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂに対して、挟み込み部材５３を引き抜き、これを取り除くことができる。
【００６０】
本実施形態では、第１板状部材５１Ａは、上述したセラミックス材料からなる。したがって、ワークＷが溶接される側の遮蔽部材５の表層は、セラミックス材料からなる。第２板状部材５１Ｂは、上述したセラミックス材料または金属材料からなる。金属材料としては、鋳鉄、鋼、アルミニウム、銅、または、黄銅などを挙げることができ、上述した金属層５２と異なり、これよりの放射率の低い材料であることが好ましい。
【００６１】
セラミックス材料は、金属材料に比べて、熱伝導性が低いため、表側に位置する第１板状部材５１Ａで、輻射熱Ｈを遮蔽することができる。一方、第２板状部材５１Ｂを金属材料にすることにより、金属材料は、セラミックス材料に比べて、熱伝導率が高いため、輻射熱のうち伝熱された一部の熱は、裏側に位置する板状部材５１Ｂで、遮蔽部材５の裏面５０ｂから、より効果的に放熱することができる。特に、本実施形態では、第２板状部材５１Ｂに、保護カバー４０からのパージエアを吹き付けているので、第２板状部材５１Ｂの放熱性を高めることができる。
【００６２】
なお、遮蔽部材５が、第１板状部材５１Ａと第２板状部材５１Ｂとの間に、さらに、１枚以上の板状部材を備える場合には、これらの間の板状部材は、金属材料またはセラミックス材料のいずれかが選択される。
【００６３】
さらに、本実施形態では、遮蔽部材５では、金属層５２は、遮蔽部材５の内部に形成されている。具体的には、図８に示すように、金属層５２は、隣接する第１板状部材５１Ａに対向する、第２板状部材５１Ｂの対向面（表面）に形成されている。具体的には、金属層５２は、第２板状部材５１Ｂの対向面の全面に被覆されている。
【００６４】
具体的には、ワークＷが溶接される側を遮蔽部材５の表側とし、その反対側を裏側としたときに、金属層５２は、隣接する第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂのうち、裏面側の板状部材５１Ｂに形成されている。
【００６５】
本実施形態では、金属層５２は、遮蔽部材５の内部に形成されているので、金属層５２を遮蔽部材５の内部に形成することにより、金属層５２には、溶接時のスパッタ等が付着することがない。このようにして、金属層５２により遮蔽部材５に向かう輻射熱を持続的に反射させることができる。
【００６６】
板状部材５１Ｂの対向面に金属層５２を形成することにより、金属層５２の表面に凹凸が形成されることを低減し、金属層５２は、より平坦な表面となる。この結果、金属層５２の表面により遮蔽部材５に向かう輻射熱をより効果的に反射させることができる。
【００６７】
特に、本実施形態では、金属層５２を、隣接する第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂのうち、裏面側の板状部材５１Ｂに形成することにより、例えば、表面側の第１板状部材５１Ａに溶接時のスパッタが付着したとしても、これを交換すればよいので、金属層５２を形成した板状部材５１Ｂを継続して使用することができる。
【００６８】
さらに、遮蔽部材５に入熱された輻射熱により、遮蔽部材５の表面５０ａの温度が、他の部分に比べて、昇温される。このような場合であっても、遮蔽部材５が非接着状態で、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂを重ね合わせた構造であるため、重ね合わせた第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂ同士は、独立して熱膨張および熱収縮する。これにより、輻射熱Ｈによる熱膨張差および熱収縮差に起因した、遮蔽部材５に作用する熱応力を低減することができ、溶接時にワークＷからセンサユニット２に向かう輻射熱により、遮蔽部材５が損傷することを低減することができる。
【００６９】
図１０に示す変形例に係る遮蔽部材５では、隣接する第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂの間に隙間Ｇがさらに形成されている。具体的には、第１板状部材５１Ａには、第２板状部材５１Ｂと対向する位置に隆起部５１ｄが形成され、隆起部５１ｄには、留め具７５の先端に係合する係合孔５１ｂが形成されている。第２板状部材５１Ｂには、留め具７５を挿通する貫通孔５１ａが形成されている。
【００７０】
第１板状部材５１Ａと第２板状部材５１Ｂとを重ね合わせた状態で、留め具７５を貫通孔５１ａに挿通し、隆起部５１ｄの係合孔５１ｂに螺着することにより、第１板状部材５１Ａと第２板状部材５１Ｂとの間に隙間Ｇを形成することができる。これにより隙間Ｇが、断熱空間となって、遮蔽部材５の表面５０ａの熱が、収容体３Ａを介してセンサユニット２に伝達することを低減することができる。
【００７１】
さらに、図１１に示す変形例に係る遮蔽部材５では、遮蔽部材５は、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂを重ね合わせた構造である点は共通するが、金属層の代わりに、隣接する第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂ同士の間に金属シート材５２Ａが挟み込まれている。金属層の代わりに、金属シート材とすることにより、金属シート材５２Ａの交換等を容易に行うことができるため、装置のメンテナンス性が向上する。なお、本実施形態では、金属シート材５２Ａを用いたが金属板材を用いても同様の効果を期待することができる。
【００７２】
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、特許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。
【００７３】
たとえば、第２実施形態では、遮蔽部材は、第１および第２板状部材の２枚の板状部材を重ね合わせた構造であったが、３以上の板状部材を重ね合わせた構造であってもよい。さらに、図９では、第１および第２板状部材を重ね合わせた状態で、挟み込み部材または留め具により、２カ所で相互に拘束されていたが、これらの間に隙間を形成することができるのであれば、少なくとも１か所で拘束されていてもよい。
【００７４】
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。
【００７５】
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、３Ａ：収容体、３：収容ケース、３０：ケース本体、３５：第１ガス流路、４０：保護カバー、４２：第１放出口、４３：第２放出口、４５：第２ガス流路、４７：第２取付け部、４７ａ：貫通孔、４７ｂ：設置面、４７：第１取付け部、５：遮蔽部材、５１Ａ：第１板状部材、５２：金属層、５２Ａ：金属シート材、５１Ｂ：第２板状部材、５１ａ：貫通孔、５１ｂ：係合孔、５１ｄ：隆起部、５３：挟み込み部材、７５：留め具、Ｌ１，Ｌ２：レーザ光、Ｗ：ワーク
【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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