(57)【要約】【課題】同時レーザ溶接システムにおけるレーザ光送達バンドルの完全性を判断するように、すくなくとも１つのレーザ光送達光ファイバを通して進行する光の出力を感知する方法を提供する。【解決手段】レーザバンク内に組み込まれたセンサは、関連するレーザ光送達光ファイバの送達端に方向付けられ、それを通して進行する光源によって放射される光を検出する。光源は、関連するレーザ光送達光ファイバの送達端の下流と下部ツーリングとの間に配置され得る。いくつかの実施形態においては、光源は、導波路内に組み込まれる。他の実施形態においては、光源は、ダミー部内に配置される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ光送達光ファイバを通して進行する光の出力を感知する方法であって、
入力端から複数のレーザ光送達バンドルの送達端までずっとレーザバンクからレーザ光を方向付けるレーザ光源からなる同時レーザ溶接システムにおいて使用される前記レーザ光送達光ファイバの送達端を通してレーザ光送達光ファイバの送達端の下流に配置される光源によって放射される光を方向付けるステップであって、各レーザ光送達バンドルが複数のワークピースを溶接するためのすくなくとも１つのレーザ光送達光ファイバからなるステップと、
センサによって関連するレーザ光送達光ファイバの入力端に前記送達端から前記光が方向付けられ、前記送達端を通して進行した後に光を感知するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
光を方向付けるステップが、関連するレーザ光送達光学端の送達端と複数のワークピースとの間に光源を配置することによって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
色バンドパスフィルタでセンサを覆うステップをさらに含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
光源を介して光を放射するステップが、溶接サイクルとは別の時間間隔で生じる、請求項２に記載の方法。
【請求項５】
光を方向付けるステップが、光源をダミー部内に配置することによって行われ、ダミー部は、複数のワークピースが溶接サイクル中に通常存在する場所に配置される、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
感知された光をセンサを介してコントローラに出力するステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
センサが光源によって放射された十分な量の光を感知したかどうかをコントローラを介して判断するステップと、前記光源から放射された前記光が不十分であると前記センサが感知した場合にコントローラを介してユーザに警告するステップとをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
レーザ光によって複数のワークピースを同時レーザ溶接システムを介して溶接するステップと、光源から放射された光が不十分であるとセンサが感知した場合に、コントローラを介して前記レーザ光強度を調整するステップとをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
導波路を通して溶接されるべき複数のワークピースにレーザ光源レーザ光から複数のレーザ光送達バンドルを通して出力するためのレーザバンクであって、各前記レーザ光送達バンドルがすくなくとも１つのレーザ光送達光ファイバからなるレーザバンクと、
前記レーザ光送達光ファイバの送達端の下流に配置される光源であって、前記光源が前記レーザ光送達光ファイバの送達端を通して光を方向付けるように配置される光源と、
前記光源から前記レーザ光送達光ファイバを通して方向付けられる光を感知するために前記レーザバンク内に配置されるセンサであって、前記センサが感知された光出力をコントローラに中継するセンサと
を備える、同時レーザ溶接装置。
【請求項１０】
センサを覆う色バンドパスフィルタをさらに備える、請求項９に記載の同時レーザ溶接装置。
【請求項１１】
光源が、関連するレーザ光送達光ファイバの送達端と複数のワークピースとの間に配置される、請求項９に記載の同時レーザ溶接装置。
【請求項１２】
光源が、導波路内に配置される、請求項１１に記載の同時レーザ溶接装置。
【請求項１３】
光源が、ダミー部内に配置され、ダミー部は、複数のワークピースが溶接サイクル中に通常存在する場所に配置される、請求項９に記載の同時レーザ溶接装置。
【請求項１４】
コントローラが、センサが光源によって放射される十分な量の光を感知したかどうかを判断し、前記光源から放射される前記光が不十分であることを前記センサが感知した場合にユーザに警告するように構成される、請求項９に記載の同時レーザ溶接装置。
【請求項１５】
コントローラが、光源によって放射される光が不十分であることをセンサが感知した場合にレーザ光強度を調整するように構成される、請求項９に記載の同時レーザ溶接装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本出願は、２０１７年１０月２０日に出願された米国仮特許出願第６２／５７４，８２３号の利益を主張するものである。上述の出願の開示全体が、参照により本明細書に組み込まれる。
【０００２】
本開示は、プラスチック溶接に関し、より詳細には、直接送達溶接および同時レーザ溶接用途における光ファイバの評価に関する。
【背景技術】
【０００３】
この節は、必ずしも従来技術であるとは限らない本開示に関係がある背景情報を提供する。
【０００４】
レーザ溶接は、通常、熱可塑性部品などのプラスチックまたは樹脂部品を溶接ゾーンで接合するために使用される。
【０００５】
多くの異なるレーザ溶接技術がある。１つの有用な技術は、本明細書においてはＳＴＴＩｒと呼ばれる同時透過型赤外線溶接（ｓｉｍｕｌｔａｎｅｏｕｓ  ｔｈｒｏｕｇｈ  ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｖｅ  ｉｎｆｒａｒｅｄ  ｗｅｌｄｉｎｇ）である。ＳＴＴＩｒにおいては、完全な溶接パスまたは領域（本明細書においては溶接パスと呼ばれる）が、たとえばレーザダイオードなどの複数のレーザ光源の協調位置合わせを通して、同時にレーザ放射に曝される。ＳＴＴＩｒの一例は、「Ｌａｓｅｒ  Ｌｉｇｈｔ  Ｇｕｉｄｅ  ｆｏｒ  Ｌａｓｅｒ  Ｗｅｌｄｉｎｇ」として米国特許第６５２８７５５号明細書に記載されており、その開示全体が参照により本明細書に組み込まれている。ＳＴＴＩｒにおいては、レーザ放射は、通常、溶接パスに沿って接合されている部品の表面の輪郭に適合する１つまたは複数の光導波路を通して溶接されている部品に、１つまたは複数のレーザ光源から伝送される。正確で広範囲の溶接を確実にするために、任意の導波路とこの導波路に最も近いワークピースとの間の隙間は、できるだけ小さく保たれる。それに応じて、効率を改善するために、ファイババンドルの送達端と導波路との間の隙間もまたできるだけ小さく保たれる。前述の隙間をできるだけ小さく保ちながら、複数の溶接サイクルを通じて光ファイバの劣化を監視するそれに対応する必要性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国特許第６５２８７５５号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この節は、開示の一般的な概要を提供するものであり、その全範囲の包括的な開示またはその特徴の全てではない。
【０００８】
本技術は、同時レーザ溶接システムにおけるレーザ光送達バンドルの完全性を判断するために、すくなくとも１つのレーザ光送達光ファイバを通して進行する光の出力を感知する方法を提供する。
【０００９】
同時レーザ溶接システムは、入力端から複数のレーザ光送達バンドルの送達端までずっとレーザバンクからレーザ光を方向付けるレーザ光源からなり、各レーザ光送達バンドルは、複数のワークピースを溶接するためのすくなくとも１つのレーザ光送達光ファイバからなる。方法は、同時レーザ溶接システムにおいて使用される前記レーザ光送達光ファイバの前記送達端を通してレーザ光送達光ファイバの送達端の下流に配置される光源によって放射される光を方向付けるステップを含む。関連するレーザ光送達光ファイバの入力端に送達端から光が方向付けられ、この送達端を通して進行した後にセンサは光を感知し、センサによって感知された光の出力は、レーザ光送達バンドルの完全性を判断するのに使用され得る。他の実施形態においては、光を方向付けるステップは、関連するレーザ光送達光学端の送達端と複数のワークピースとの間に光源を配置することによって行われる。他のこの種の他の実施形態においては、方法は、色バンドパスフィルタでセンサを覆うステップをさらに含む。さらに他のこの種の他の実施形態においては、方法は、溶接サイクルとは別の時間間隔で光源を介して光を放射するステップをさらに含む。さらなる実施形態においては、光を方向付けるステップは、光源をダミー部内に配置することによって行われ、ダミー部は、複数のワークピースが溶接サイクル中に通常存在する場所に配置される。さらなる実施形態においては、センサは、感知された光をコントローラに出力する。他のこの種のさらなる実施形態においては、方法は、センサが光源によって放射された十分な量の光を感知したかどうかをコントローラを介して判断するステップと、前記光源から放射された前記光が十分であると前記センサが感知した場合にコントローラを介してユーザに警告するステップとをさらに含む。さらに他のこの種のさらなる実施形態においては、方法は、レーザ光によって複数のワークピースを同時レーザ溶接システムを介して溶接するステップと、光源から放射された光が不十分であるとセンサが感知した場合に、コントローラを介してレーザ光強度を調整するステップとをさらに含む。
【００１０】
また、本技術は、同時レーザ溶接装置を提供する。同時レーザ溶接装置は、導波路を通して溶接されるべき複数のワークピースにレーザ光源レーザ光から複数のレーザ光送達バンドルを通して出力するためのレーザバンクを含み、各レーザ光送達バンドルは、すくなくとも１つのレーザ光送達光ファイバからなる、光源は、レーザ光送達光ファイバの送達端の下流に配置され、光源は、レーザ光送達光ファイバの送達端を通して光を方向付けるように配置される。センサは、光源からレーザ光送達光ファイバを通して方向付けられる光を感知するためにレーザバンク内に配置される。センサは、感知された光出力をコントローラに中継する。コントローラは、レーザ光送達バンドルの完全性が評価され得ることを判断するために感知された光出力を使用する。他の実施形態においては、色バンドパスフィルタがセンサを覆う。さらに他の実施形態においては、光源は、関連するレーザ光送達光ファイバの送達端と複数のワークピースとの間に配置される。他のこの種のさらに他の実施形態においては、光源は、導波路内に配置される。さらなる実施形態においては、光源は、ダミー部内に配置され、ダミー部は、複数のワークピースが溶接サイクル中に通常存在する場所に配置される。さらなる実施形態においては、コントローラは、センサが光源によって放射される十分な量の光を感知したかどうかを判断し、前記光源から放射される前記光が不十分であることを前記センサが感知した場合にはユーザに警告するように構成される。さらにさらなる実施形態においては、コントローラは、光源によって放射される光が不十分であることをセンサが感知した場合にレーザ光強度を調整するように構成される。
【００１１】
適用性のさらなる領域は、本明細書において提供される説明から明らかになるであろう。この概要における説明および特定の例は、説明のためだけに意図されており、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【００１２】
本明細書において説明される図面は、選択された実施形態の例示のみを目的としており、全ての可能な実施形態ではなく、本開示の範囲を限定することを意図するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】従来のレーザ溶接機を示す概略図である。
【図２】本開示による一実施形態を示す概略図である。
【図３】上述の実施形態による複数のセンサの配置を示す拡大した概略図である。
【図４】上述の実施形態によるセンサの配置を示す拡大した概略図である。
【図５】本開示によるもう１つの実施形態を示す概略図である。
【図６】本開示の一実施形態による、レーザ光送達バンドルが十分なレーザ光強度を送達しているかどうかを判断するための制御ルーチンの制御ロジックのフローチャートである。
【図７】本開示のもう１つの実施形態による、レーザ光送達バンドルが十分なレーザ光強度を送達しているかどうかを判断するための制御ルーチンの制御ロジックのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
対応する参照数字は、図面のいくつかの図を通じて対応する部品を示している。
【００１５】
次に、例示的な実施形態が、添付の図面を参照してより十分に説明されることになる。
【００１６】
例示的な実施形態は、この開示が完全であることになり、当業者にその範囲を十分に伝えることになるように提供される。本開示の実施形態の完全な理解を提供するように、特定の構成物、構成要素、デバイス、および方法の例などの非常に多くの具体的な詳細が示されている。特定の詳細は用いられなくてもよく、例示的な実施形態は多くの異なる形態で具体化されることができ、どちらも本開示の範囲を限定するものと解釈されるべきでないことが当業者には明らかであろう。いくつかの例示的な実施形態においては、よく知られたプロセス、よく知られたデバイス構造、およびよく知られた技術は、詳細には説明されていない。
【００１７】
本明細書において使用される専門用語は、特定の例示的な実施形態を説明する目的のためだけであり、限定することを意図するものではない。本明細書において使用される場合、単数形「１つの（ａ）」、「１つの（ａｎ）」、および「その（ｔｈｅ）」は、前後関係が明らかに別の意味を示していない限り、複数形も含むことが意図され得る。用語「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｅｓ）」、「備える（ｃｏｍｐｒｉｓｉｎｇ）」、「含む（ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ）」、および「有する（ｈａｖｉｎｇ）」は、包括的であり、したがって述べられた構成、完全体、ステップ、動作、要素、および／または構成要素の存在を詳記しているが、１つもしくは複数の他の構成、完全体、ステップ、動作、要素、構成要素、および／またはそれらのグループの存在もしくは追加を除外するものではない。本明細書において説明される方法のステップ、プロセス、および動作は、特に実行の順序として認識されない限り、説明されまたは図示された特定の順序でそれらの実行を必然的に要求していると解釈されるべきではない。また、別段の指示がない限り、追加のまたは代替のステップが用いられ得ることを理解されたい。
【００１８】
ある構成要素、要素または層が、もう１つの要素または層「の上に（ｏｎ）」あり、これ「に係合される（ｅｎｇａｇｅｄ  ｔｏ）」、これ「に接続される（ｃｏｎｎｅｃｔｅｄ  ｔｏ）」、またはこれ「に結合される（ｃｏｕｐｌｅｄ  ｔｏ）」と言及される場合は、ある構成要素、要素または層は、直接的に他の構成要素、要素または層の上にあり、これに係合され、これに接続され、またはこれに結合されることができ、あるいは介在する要素または層が存在し得る。対照的に、ある要素が、もう１つの要素または層「の上に直接的に」あり、これ「に直接的に係合される」、これ「に直接的に接続される」、またはこれ「に直接的に結合される」と言及される場合は、いかなる介在する要素または層も存在し得ない。要素間の関係を説明するために使用される他の単語（たとえば、「の間に（ｂｅｔｗｅｅｎ）」対「の間に直接的に（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ｂｅｔｗｅｅｎ）」、「隣接した（ａｄｊａｃｅｎｔ）」対「直接的に隣接した（ｄｉｒｅｃｔｌｙ  ａｄｊａｃｅｎｔ）」、等）は、同じように解釈されるべきである。本明細書において使用される場合、用語「および／または（ａｎｄ／ｏｒ）」は、関連する列挙された項目のうちの１つまたは複数の任意のおよび全ての組み合わせを含む。
【００１９】
用語第１の（ｆｉｒｓｔ）、第２の（ｓｅｃｏｎｄ）、第３の（ｔｈｉｒｄ）、等は、さまざまなステップ、要素、構成要素、領域、層、および／または部分を説明するために本明細書において使用され得るが、これらのステップ、要素、構成要素、領域、層、および／または部分は、別段の指示がない限りこれらの用語によって限定されるべきではない。これらの用語は、あるステップ、要素、構成要素、領域、層、または部分を別のステップ、要素、構成要素、領域、層または部分と区別するためにのみ使用され得る。「第１の（ｆｉｒｓｔ）」、「第２の（ｓｅｃｏｎｄ）」、および他の数値的な用語のような用語は、本明細書において使用される場合、前後関係によって明白に示されない限りシーケンスまたは順序を意味するものではない。したがって、以下で説明される第１のステップ、要素、構成要素、領域、層、または部分は、例示的な実施形態の教示から逸脱することなく、第２のステップ、要素、構成要素、領域、層、または部分と呼ばれることもできる。
【００２０】
「の前に（ｂｅｆｏｒｅ）」、「（した）後に（ａｆｔｅｒ）」、「内側の（ｉｎｎｅｒ）」、「外側の（ｏｕｔｅｒ）」、「のすぐ下に（ｂｅｎｅａｔｈ）」、「の下に（ｂｅｌｏｗ）」、「下方の（ｌｏｗｅｒ）」、「の上方に（ａｂｏｖｅ）」、「上部の（ｕｐｐｅｒ）」、等などの空間的または時間的に相対的な用語は、説明しやすくするために、図に示されるように別の要素（複数の要素）または構成（複数の構成）に対するある要素または構成の関係を説明するために本明細書において使用され得る。空間的または時間的に相対的な用語は、図に描かれている向きに加えて、使用または動作時のデバイスまたはシステムの異なる向きを包含するように意図され得る。
【００２１】
ある一定のステップ、成分、または構成を「含む」方法、構成物、デバイスまたはシステムのいかなる列挙についても、ある一定の代替変形形態において、本発明の基本的かつ新規な特徴を実質的に変更することになるいかなる他のステップ、成分、または構成もそれから除外されるように、そのような方法、構成物、デバイス、またはシステムはまた、列挙されたステップ、成分、または構成「から基本的に構成される」ことができることがまた考えられることを理解されたい。
【００２２】
この開示を通じて、数値は、所与の値からの小さなずれ、および言及された値をほぼ有する実施形態ならびに言及された値を正確に有する実施形態を含む範囲に対して近似的な大きさまたは極限値を表している。詳細な説明の終わりに提供される実用的な例の場合を除いて、添付の特許請求の範囲を含む本明細書中のパラメータ（たとえば、量または状態の）の全ての数値は、全ての事例において数値の前に実際に「およそ（ａｂｏｕｔ）」が現れようとなかろうと用語「およそ」によって修飾されるものと理解されるべきである。「およそ（ａｂｏｕｔ）」は、述べられた数値が（値の正確さへの多少の近似によって、値にほぼまたは適度に接近して、ほとんど）多少の僅かな不正確さを許容することを示している。「およそ（ａｂｏｕｔ）」によって提供される不正確さがこの通常の意味に関して当業界で別様に理解されないならば、この場合、本明細書において使用される場合の「およそ（ａｂｏｕｔ）」は、そのようなパラメータを測定し、用いる通常の方法から生じ得る少なくとも変化を示している。何らかの理由で、「およそ（ａｂｏｕｔ）」によって提供される不正確さが、この通常の意味に関して当業界において別様に理解されないならば、この場合、本明細書において使用される「およそ（ａｂｏｕｔ）」は、通常の測定方法からの指示値の５％までの可能な変化、または５％の変動を示すことができる。
【００２３】
本明細書において使用される場合、用語「構成物（ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ）」は、少なくとも好ましい金属元素または金属化合物を含む物質を広く指すが、これは、添加物および不純物を含む追加の物質または化合物を任意選択的に含む。また、用語「材料（ｍａｔｅｒｉａｌ）」は、好ましい化合物または構成物を含有する物質を広く指す。
【００２４】
加えて、範囲の開示は、全ての値の開示と、その範囲に対して与えられる終点およびサブレンジを含む、全範囲内のさらに分割された範囲とを含む。
【００２５】
図１に示されるように、本開示による技術は、同時レーザ溶接に使用するための方法および装置を提供する。同時レーザ溶接のための従来の方法の下では、レーザバンク１１２は、レーザ放射線源を介して複数のレーザ光送達バンドル１０を通してレーザ光を方向付ける。各レーザ光送達バンドル１０は、さらに脚部に分割されることができ、各脚部は、すくなくとも１つのレーザ光送達光ファイバからなる。レーザ光送達バンドル１０が脚部に分割されていないならば、この場合、各レーザ光送達バンドル１０は、すくなくとも１つのレーザ光送達光ファイバからなる。各レーザ光送達光ファイバは、レーザ放射源を介してレーザバンク１１２から導波路３０を通して一緒に溶接されるべき複数のワークピース６０にレーザ光を送出する。導波路３０は、各レーザ光送達光ファイバを通してワークピース６０に送出されるレーザ光を均質化する。
【００２６】
多くの態様の下で、本開示により説明される実施形態は、ＳＴＴＩｒレーザ溶接システムの一部として使用され得る。再び図１を参照すると、例示的なＳＴＴＩｒシステムは、１つまたは複数のコントローラ１０４、インターフェース１１０、１つまたは複数の電源１０６、および１つまたは複数のチラー１０８を含むレーザ支持ユニット１０２を含む。レーザ支持ユニット１０２は、（以下でより詳細に説明されるように、センサ７０、光源センサ８０、およびレーザバンクセンサ９０）などの）関連するセンサと電気的に連通している。また、ＳＴＴＩｒレーザ溶接システムは、アクチュエータと、１つまたは複数のレーザバンク１１２と、上部工具／導波路アセンブリ３５と、支持テーブル上に固定された下部工具２０とを含むことができる。レーザ支持ユニット１０２は、アクチュエータおよび各レーザバンク１１２に結合され、電源（または複数の電源）１０６およびチラー（または複数のチラー）１０８を介してレーザバンク１１２に電力および冷却を提供し、コントローラ１０４を介してアクチュエータおよびレーザバンク１１２を制御する。アクチュエータは、上部工具／導波路アセンブリに結合され、コントローラ１０４の制御下で下部工具への往復にこれを移動させる。
【００２７】
図２を参照して、本開示の一実施形態による図１に描かれた同時レーザ溶接機についてさらに詳しく説明すると、すくなくとも１つの光源４０は、関連するレーザ光送達光ファイバの送達端（すなわち、レーザ光が溶接されるべき複数のワークピース６０に方向付けられるレーザ光送達光ファイバの端部）の下流に配置される。換言すれば、光源４０は、関連するレーザ光送達光学端の送達端と複数のワークピース６０との間の任意の位置に配置され得る。いくつかの実施形態においては、光源４０は、たとえば、導波路ツーリング３５（たとえば、導波路３０において）に組み込まれ得る。この種の各実施形態においては、光源４０は、光源４０によって放射される光が関連するレーザ光送達光ファイバの送達端を通して上流に向かって通過するように配置される。
【００２８】
適切な光源は、発光ダイオードおよび発光レーザなどのルミネセンス光源、ハロゲンランプおよび白熱電球などの白熱光源、蛍光灯などの放電光源を含む、光を提供することができる任意の光源である。光源は、（以下でより詳細に説明されるように）レーザ光送達光ファイバの送達端の下流と、支持テーブル上に固定される下部工具２０との間の任意の場所に配置され得る。例として、光源は、導波路内に組み込まれることができ、またはダミー部内に組み込まれ得る。特に、光源は、レーザ光送達光ファイバの送達端を通して関連するセンサに光を方向付けるように配置される。
【００２９】
ここで図３に移って、関連するレーザ光送達光ファイバの送達端を通して上流に向かって通過する光源４０から放射される光は、センサ７０によって感知される。センサ７０は、関連するレーザ光送達光ファイバの送達端から方向付けられ、その後この送達端を通して進行している光源４０によって放射される光を感知するように、レーザバンク１１２内に配置される。センサ７０は、光源４０から放射されるこの種の光ばかりでなく、レーザ放射線源１２２から放射されるレーザ光も感知する。このように、センサ７０は、レーザ放射線源１２２から放射されるレーザ光をさらに感知する。特に、レーザ放射線源１２２から放射されるレーザ光および光源４０から放射される光が各々、センサ７０が検出し得る波長からなる場合であっても、単一のセンサ７０が使用され得る。したがって、この種の実施形態においては、レーザ放射線源１２２によって放射されるレーザ光の波長は、光源４０によって放射される光の波長と同じであるかまたは類似している場合もあると考えられる。さらに、この種の実施形態においては、光源４０およびレーザバンク１１２は、センサ７０が放射される光信号の各々を混乱させないようにセンサ７０が所与の時間に１つの光源からの光のみを検出するように、互いに別々に動作可能であろうと考えられる。このようにして、関連するレーザ光送達光ファイバの完全性が判断され得る。より詳細には、センサ７０によって感知される光源４０によって放射される光の強度は、関連するレーザ光送達光ファイバの完全性と相互に関係がある。たとえば、単一の溶接サイクルが開始される前に、センサ７０によって感知される関連するレーザ光送達光ファイバを通して進行している光源４０によって放射される光の強度は、コントローラ１０４に出力される。各溶接サイクルの後（または溶接サイクルの所定の回数の後）に、光源４０は、下流端において関連するレーザ光送達光ファイバを通過する光をセンサ７０に再び放射する。次いで、センサ７０によって感知される光の結果として得られる強度は、関連するレーザ光送達光ファイバがそれを通して依然として十分にレーザ光を送出しているかどうかを判断するように、コントローラ１０４によって初期強度と比較され得る。
【００３０】
図４を参照すると、関連するレーザ光送達光ファイバの送達端を通して上流に向かって通過する光源４０から放射される光は、光源センサ８０によって感知される。光源センサ８０は、関連するレーザ光送達光ファイバの送達端から方向付けられ、その後この送達端を通して進行している光源４０によって放射される光を感知するように、レーザバンク１１２内に配置され得る。他方では、レーザバンクセンサ９０は、レーザ放射線源１２２から放射されるレーザ光を感知する。この種の実施形態においては、光源４０から放射される光の波長は、レーザバンクセンサ９０によってではなく、光源センサ８０によって感知され得る。同様に、レーザ放射線源１２２から放射される光の波長は、光源センサ８０によって感知されるのではなく、レーザバンクセンサ９０によって感知され得る。いくつかの実施形態においては、光源センサ８０およびレーザバンクセンサ９０は、それぞれのセンサがそれらの関連しない光源の波長を感知することができないように、色バンドパスフィルタを用いることによってそれらの関連する光源のみを検出する。換言すれば、第１の色バンドパスフィルタ８５は、光源センサ８０がレーザ放射線源１２２によって放射される波長を感知するのを防止するように、光源センサ８０と一体化され、またはそれを覆うことができ、第２の色バンドパスフィルタ９５は、レーザバンクセンサ９０が光源４０によって放射される波長を感知することを防止するように、レーザバンクセンサ９０と一体化され、またはそれを覆うことができる。この種の実施形態においては、光源４０およびレーザ放射線源１２２は、同時に動作可能であることができ、光源の分岐動作は必要とされず、光源センサ８０およびレーザバンクセンサ９０はそれらの関連しない光源から放射される光によって混乱されない。とはいえ、光源４０は、常に動作状態にある必要があるとは限らない。このようにして、関連するレーザ光送達光ファイバの完全性が判断され得る。より詳細には、光源センサ８０によって感知される光源４０によって放射される光の強度は、関連するレーザ光送達光ファイバの完全性と相互に関係がある。たとえば、単一の溶接サイクルが開始される前に、光源センサ８０によって感知される関連するレーザ光送達光ファイバを通して進行している光源４０によって放射される光の強度は、コントローラ１０４に出力される。光源４０は、下流端において関連するレーザ光送達光ファイバを通過する光を光源センサ８０に連続的に放射することができ、光源センサ８０によって感知される結果として得られる光の強度は、コントローラ１０４に連続的に出力され得る。代替実施形態においては、光源４０は、所定の時間中に（たとえば、溶接サイクルの所与の回数の後に）間欠的に動作することができ、その場合、光源４０によって放射される光は、光源センサ８０によって感知され、結果として得られるセンサデータは、コントローラ１０４に出力される。次いで、光源センサ８０によって感知される光の各々の結果として得られる強度は、関連するレーザ光送達光ファイバがそれを通して依然として十分にレーザ光を送出しているかどうかを判断するように、コントローラ１０４によって初期強度と比較され得る。
【００３１】
図５を参照すると、代替実施形態が開示されている。図１と同様に、この代替実施形態は、同時溶接のための従来の方法を含み、そこでは、すくなくとも１つのレーザ光送達バンドル１０が、レーザ放射線源１２２を介してレーザバンク１１２からレーザ光を受信する。各レーザ光送達バンドル１０は、さらに脚部に分割されることができ、各脚部は、すくなくとも１つのレーザ光送達光ファイバからなる。レーザ光送達バンドル１０が脚部に分割されていないならば、この場合、各レーザ光送達バンドル１０は、すくなくとも１つのレーザ光送達光ファイバからなる。各レーザ光送達光ファイバは、導波路３０を通してレーザ放射線源１２２を介してレーザバンク１１２から一緒に溶接されるべき複数のワークピース６０にレーザ光を送出する。導波路３０は、各レーザ光送達光ファイバを通してワークピース６０に送出されるレーザ光を均質化する。いくつかの溶接サイクルの間に、ダミー部６５は、溶接サイクル中に溶接されるべき複数のワークピース６０が溶接サイクル中に通常存在する領域に配置される。ダミー部６５は発光性である。ダミー部６５は、複数のワークピース６０のほぼ同じ累積サイズにサイズ決めされ得る。いくつかの実施形態によれば、（図３に示されるようにセンサ７０などの）関連するレーザ光送達光ファイバの送達端から方向付けられ、その後この送達端を通して進行している光源４５によって放射される光を感知するように、ダミー部６５は、レーザバンク１１２内に配置されるセンサに導波路３０および関連するレーザ光送達光ファイバを通して光を放射するように配置される光源４５からなる。このようにして、関連するレーザ光送達光ファイバの完全性が判断され得る。より詳細には、センサ７０によって感知されるダミー部６５によって放射される光の強度は、関連するレーザ光送達光ファイバの完全性と相互に関係がある。たとえば、単一の溶接サイクルが開始される前に、導波路３０および関連するレーザ光送達光ファイバを通して進行しているダミー部６５によって放射される光の強度は、センサ７０によって感知されてコントローラ１０４に出力される。各溶接サイクルの後（またはいくつかの溶接サイクルの後）に、溶接されるべき複数のワークピース６０が溶接サイクル中に通常存在し、下流端において導波路３０および関連するレーザ光送達光ファイバを通過する光をセンサ７０に放射する領域に、ダミー部６５は配置される。センサ７０は、放射される光の強度を感知し、感知された強度をコントローラ１０４に出力する。次いで、センサ７０によって感知される光の結果として得られる強度は、関連するレーザ光送達光ファイバがそれを通して依然として十分にレーザ光を送出しているかどうかを判断するように、コントローラ１０４によって初期強度と比較され得る。
【００３２】
図６は、レーザ光送達バンドル（たとえばレーザ光送達バンドル１０など）が十分なレーザ光強度を送達しているかどうかを判断するためにコントローラ１０４に実装される例示的な制御ルーチンの制御ロジックのフローチャートである。制御ルーチンは６００で開始し、６１０に進み、そこでコントローラは、レーザ光送達バンドルが十分なレーザ光強度を送達しているかどうかを判断することがその時に可能であるかどうかを判断する。より詳細には、レーザバンク（たとえばレーザバンク１１２など）が複数のセンサ（光源８０および関連する色バンドパスフィルタを持つレーザバンクセンサ９０など）を有するならば、その場合、レーザ光送達バンドルが十分なレーザ光強度を送達しているかどうかを判断することが可能である。しかしながら、レーザバンクが単一のセンサ（たとえばセンサ７０など）を有する場合は、コントローラ１０４はまず、レーザバンク１１２によって（たとえば、レーザ放射線源１２２を介して）放射されるレーザ光が光源（たとえば光源４０など）によって放射される光と同じであるかまたは類似している波長を有するかどうかを判断する。そうでないならば、判定が始まる可能性がある。しかしながら、放射されるレーザおよび光源の波長が同じであるか類似しているならば、その場合、溶接サイクルが進行中である限り、判定は始まらない可能性がある。いったん任意の進行中の溶接サイクルが終了すれば、その場合、判定が始まる可能性がある。そして、ダミー部（たとえば、ダミー部６５）が光源として使用される場合は、コントローラ１０４はまず、ワークピースが通常存在する位置にダミー部があることを判断する。レーザ光送達バンドルが十分なレーザ光強度を送達しているかどうかを判断することが可能であると判断した後に、制御ルーチンは６２０に進み、そこで、センサ（たとえばセンサ７０または光源センサ８０など）が光源から放射される光を検出する。次いで、制御ルーチンは６３０に進み、そこで、コントローラ１０４は、センサによって感知される光源によって放射された光強度が所定のパラメータよりも小さいかどうかを判断する。光源によって放射される感知された光強度が所定のパラメータよりも小さいとコントローラ１０４が判断した場合は、制御ルーチンは６４０に進み、コントローラ１０４は、それを示す警報を発する。警報を発するかまたはいかなる警報も要求されないと判断した後に、制御ルーチンは終了６５０に進む。
【００３３】
さらなる実施形態においては、ファイバフィードバックシステムは、米国特許第７３４３２１８号明細書に記載されているように閉制御ループをさらに含み、これは、同じ譲受人によって共同所有され、参照により本明細書に組み込まれている。
【００３４】
図７は、レーザ光送達バンドル（たとえば、レーザ光送達バンドル１０など）が十分なレーザ光強度を送達しているかどうかを判断するためにコントローラ１０４に実装される例示的な制御ルーチンの制御ロジックのフローチャートである。制御ルーチンは７００で開始し、７１０に進み、そこで、コントローラは、レーザ光送達バンドルが十分なレーザ光強度を送達しているかどうかを判断することがその時に可能であるかどうかを判断する。より詳細には、レーザバンク（たとえばレーザバンク１１２など）が複数のセンサ（光源８０および関連する色バンドパスフィルタを持つレーザバンクセンサ９０など）を有するならば、その場合、レーザ光送達バンドルが十分なレーザ光強度を送達しているかどうかを判断することが可能である。しかしながら、レーザバンクが単一のセンサ（たとえばセンサ７０など）を有する場合は、コントローラ１０４はまず、レーザバンク１１２によって（たとえば、レーザ放射線源１２２を介して）放射されるレーザ光が光源（たとえば光源４０など）によって放射される光と同じであるかまたは類似している波長を有するかどうかを判断する。そうでないならば、判定が始まる可能性がある。しかしながら、放射されるレーザおよび光源の波長が同じであるか類似しているならば、その場合、溶接サイクルが進行中である限り、判定は始まらない可能性がある。いったん任意の進行中の溶接サイクルが終了すれば、その場合、判定が始まる可能性がある。そして、ダミー部（たとえば、ダミー部６５）が光源として使用される場合は、コントローラ１０４はまず、ワークピースが通常存在する位置にダミー部があることを判断する。レーザ光送達バンドルが十分なレーザ光強度を送達しているかどうかを判断することが可能であることを判断してから、制御ルーチンは７２０に進み、そこで、センサ（たとえばセンサ７０または光源センサ８０など）が光源から放射される光を検出する。センサによって感知される光の量と、溶接サイクルで使用されるレーザバンク１１２によって放射されるレーザ光のレーザ強度との間には、直接的な相関関係がある。制御ルーチンは７３０に進み、そこで、コントローラ１０４は、光源から放射される光の検出された強度が所定のパラメータよりも小さいかどうかを評価する。光源から放射される光の検出された強度が所定のパラメータよりも小さくない場合は、評価は終了され、制御ルーチンは７５０に進む。しかしながら、光源から放射される光の検出された強度が所定のパラメータよりも小さいと感知された場合は、次いで、コントローラは、７４０でレーザ光強度を計算するように進み、コントローラ１０４は、７４５で強度を所定の範囲内にするようにレーザ光送達バンドルの強度を比例的に調整する。さらに、感知された光が溶接サイクル中に発生し、感知された光が所定の範囲よりも小さいことをコントローラ１０４が判断した場合は、コントローラ１０４は、いくつかの実施形態において、強度を所定の範囲内にするようにレーザ光送達バンドルの強度を調整した後に溶接サイクルに戻すことになる。強度を調整した後またはこのような調整が必要でないと判断してから、制御ルーチンは、レーザ光強度を検出するステップ７２０に戻る。検出された光源から放射される光の検出された強度が所定のパラメータよりも小さくないと判断され、したがって溶接ルーチンが７３０で実行される場合は、制御ルーチンは終了７５０に進む。
【００３５】
コントローラ１０４は、デジタルプロセッサ（ＤＳＰ）、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、または上述のロジックを実装するソフトウェアでプログラムされる他のプログラマブルデバイスのいずれかであることができるか、またはそれらを含む。あるいは、これはフィールドプログラマブルゲートアレイ（Ｆｉｅｌｄ  Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ  Ｇａｔｅ  Ａｒｒａｙ）（ＦＰＧＡ）、コンプレックスプログラマブルロジックデバイス（ＣＰＬＤ）、または特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）などの、他のロジックデバイスであるかまたはそれらを含むことを理解されたい。コントローラ１０４が機能を実行するかまたは機能を実行するように構成されると述べられる場合は、コントローラ１０４は、図６および図７のフローチャートに示される制御ロジックなどの、（ソフトウェア、ロジックデバイス、またはそれらの組み合わせの場合のような）適切なロジックによってそうするように構成されることを理解されたい。コントローラ１０４が機能のためのロジックを有すると述べられる場合は、この種のロジックはハードウェア、ソフトウェア、またはそれらの組み合わせを含むことができることを理解されたい。
【００３６】
実施形態の前述の説明は、例示し説明するために提供されている。これは、網羅的であるように、または本開示を限定するように意図されるものではない。特定の実施形態の個々の要素または構成は、一般に、その特定の実施形態に限定されるものではないが、該当する場合は、交換可能であり、たとえ具体的に示されまたは説明されていなくても、選択された実施形態に使用され得る。また、同様のものが、多くの方法で変更され得る。この種の変形は、本開示からの逸脱とみなされるべきではなく、この種の変更は全て、本開示の範囲内に含まれるように意図されている。
【符号の説明】
【００３７】
１０  レーザ光送達バンドル
２０  下部工具
３０  導波路
３５  導波路ツーリング、導波路アセンブリ
４０、４５  光源
６０  ワークピース
６５  ダミー部
７０  センサ
８０  光源センサ
８５  色バンドパスフィルタ
９０  レーザバンクセンサ
９５  色バンドパスフィルタ
１０２  レーザ支持ユニット
１０４  コントローラ
１０６  電源
１０８  チラー
１１０  インターフェース
１１２  レーザバンク
１２２  レーザ放射線源
６５０、７５０  終了
７２０  レーザ光強度を検出するステップ
【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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【外国語明細書】
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