(57)【要約】【課題】本技術は、レーザ溶接システムにおいて複数のワークピースを溶接するために使用されるレーザ光強度の出力を決定する方法を提供する。【解決手段】光センサファイバを備えるセンサは、光センサファイバによって検出されるレーザ光強度のフィードバックを提供するように、少なくとも1つのレーザ光送達光ファイバからのレーザ光出力を検出する。光センサファイバは、レーザ光送達バンドル内に組み入れられることができ、またはレーザ光送達光ファイバの送達端と溶接されるべき複数のワークピースとの間に配置され得る。さまざまな態様においては、光センサファイバから提供されるフィードバックは、レーザ光強度を制御するように、またはレーザ光強度が所定のパラメータより低下していることをオペレータに警告するように使用される。【選択図】図１
2019076955.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
レーザ溶接システムにおいて複数のワークピースを溶接するために使用されるレーザ光強度の出力を決定する方法であって、
レーザバンクから複数のレーザ光送達バンドルを通してレーザ光源を方向付けるステップであって、複数のレーザ光送達バンドルの各々が、少なくとも1つのレーザ光送達光ファイバからなり、複数のレーザ光送達バンドルが、導波路を通して溶接されるべき複数のワークピースに少なくともレーザ光送達光ファイバを通してレーザ光を送出するステップと、
複数の光センサファイバを配置するステップであって、各光センサファイバが、複数のレーザ光送達光ファイバのうちの１つの強度出力に関係がある複数のレーザ光送達バンドルのうちの１つによって出力されるレーザ光を感知し、感知されたレーザ光をセンサに中継するステップと
を含む、方法。
【請求項２】
複数のセンサを配置するステップが、レーザ光送達バンドルの送達端と溶接されるべき複数のワークピースとの間に複数の光センサファイバの各々の入力端を配置するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
各光センサファイバが複数のレーザ光送達光ファイバのうちの１つによって出力されるレーザ光を感知するように、各レーザ光送達バンドルに少なくとも1つの光センサファイバを組み込むステップをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
各光センサファイバをレーザ光送達バンドルの端部までずっと光学的に遮蔽するステップをさらに含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
複数の光センサファイバの遠位端を、光センサファイバ端部のアレイを含むセンサに配置するステップと、複数の光センサファイバの遠位端を検出するカメラを配置するステップとをさらに含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
レーザ溶接システムが、同時レーザ溶接システムである、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
レーザ溶接システムが、直接送達レーザ溶接システムである、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
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から複数のレーザ光送達バンドルを通してレーザ光を出力するためのレーザバンクであって、各レーザ光送達バンドルが少なくとも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、
複数のレーザ光送達光ファイバのうちの１つの強度出力に関係がある複数のレーザ光送達バンドルのうちの１つによって出力されるレーザ光を感知するように配置される少なくとも1つの光センサファイバであって、少なくとも1つの光センサファイバが感知されたレーザ光出力をコントローラに中継する光センサファイバと
を備える、レーザ溶接装置。
【請求項９】
各光センサファイバの入力端が、レーザ光送達バンドルの送達端と溶接されるべき複数のワークピースとの間に配置される、請求項８に記載のレーザ溶接装置。
【請求項１０】
少なくとも1つの光センサファイバが、複数のレーザ光送達光ファイバのうちの１つによって出力されるレーザ光を感知するために、各レーザ光送達バンドルに組み込まれる、請求項８に記載のレーザ溶接装置。
【請求項１１】
光センサファイバが、レーザ光送達バンドルの端部までずっと光学的に遮蔽される、請求項１０に記載のレーザ溶接装置。
【請求項１２】
複数の光センサファイバの各々の遠位端が、アレイを形成し、カメラが、複数の光センサファイバの各々の遠位端を検出するように配置される、請求項８に記載のレーザ溶接装置。
【請求項１３】
レーザ溶接装置が、同時レーザ溶接装置である、請求項８に記載のレーザ溶接装置。
【請求項１４】
レーザ溶接装置が、直接送達レーザ溶接装置である、請求項８に記載のレーザ溶接装置。
【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６２／５７４，９７２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ＳＳＴＩｒ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。
【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すべてではない。
【０００８】
本技術は、レーザ溶接システムにおいて複数のワークピースを溶接するために使用されるレーザ光強度の出力を決定する方法を提供する。
【０００９】
この方法は、レーザバンクから複数のレーザ光送達バンドルを通してレーザ光源を方向付けるステップであって、複数のレーザ光送達バンドルの各々が、少なくとも1つのレーザ光送達光ファイバからなり、複数のレーザ光送達バンドルが、導波路を通して溶接されるべき複数のワークピースに少なくともレーザ光送達光ファイバを通してレーザ光を送出する、ステップを含む。各光センサファイバが、複数のレーザ光送達光ファイバのうちの１つの強度出力に関係がある複数のレーザ光送達バンドルのうちの１つによって出力されるレーザ光を感知し、その感知されたレーザ光をセンサに中継するように、複数の光センサファイバは配置される。他の実施形態においては、複数のセンサを配置するステップは、レーザ光送達バンドルの送達端と溶接されるべき複数のワークピースとの間に複数の光センサファイバの各々の入力端を配置するステップを含む。さらに他の実施形態においては、各光センサファイバが複数のレーザ光送達光ファイバのうちの１つによって出力されるレーザ光を感知するように、少なくとも1つの光センサファイバは各レーザ光送達バンドルに組み込まれる。他のこの種のさらなる他の実施形態においては、光センサファイバは、レーザ光送達バンドルの端部までずっと光学的に遮蔽される。さらなる実施形態においては、この方法は、複数の光センサファイバの遠位端を、光センサファイバ端部のアレイを含むセンサに配置するステップと、複数の光センサファイバの遠位端を検出するカメラを配置するステップとをさらに含む。さらなる実施形態においては、レーザ溶接システムは、同時レーザ溶接システムである。さらにさらなる実施形態においては、レーザ溶接システムは、直接送達レーザ溶接システムである。
【００１０】
また、本技術は、レーザ溶接装置を提供する。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から複数のレーザ光送達バンドルを通してレーザ光を出力するためのレーザバンクを含み、各前記レーザ光送達バンドルは、少なくとも１つのレーザ光送達光ファイバからなる。複数のレーザ光送達光ファイバのうちの１つの強度出力に関係がある複数のレーザ光送達バンドルのうちの１つによって出力されるレーザ光を感知するように、少なくとも１つの光センサファイバは、配置され、前記少なくとも1つの光センサファイバは、感知されたレーザ光出力をコントローラに中継する。他の実施形態においては、各光センサファイバの入力端は、レーザ光送達バンドルの送達端と溶接されるべき複数のワークピースとの間に配置される。さらに他の実施形態においては、複数のレーザ光送達光ファイバのうちの１つによって出力されるレーザ光を感知するために、少なくとも1つの光センサファイバは各レーザ光送達バンドルに組み込まれる。他のこの種のさらに他の実施形態においては、光センサファイバは、レーザ光送達バンドルの端部まで光学的に遮蔽される。さらなる実施形態においては、複数の光センサファイバの各々の遠位端はアレイを形成し、カメラが、複数の光センサファイバの各々の遠位端を検出するように配置される。さらなる実施形態においては、レーザ溶接装置は、同時レーザ溶接装置である。さらにさらなる実施形態においては、レーザ溶接装置は、直接送達レーザ溶接装置である。
【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目的のためのみであり、すべ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】本開示による一実施形態を示す概略図である。
【図２】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３】複数のレーザ光送達光ファイバおよび光センサファイバを備える脚部を示す拡大した概略図である。
【図４】図１から図３の各々の追加の変形形態を示す概略図である。
【図５】レーザ光送達バンドルが十分なレーザ光強度を送出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６】レーザ光送達バンドルが十分なレーザ光強度を送出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もう１つ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し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使用さ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すべ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「~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】
この開示を通して、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）のすべての数値は、すべての事例において実際に数値の前に「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変化を少なくとも示している。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、すべての値の開示と、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。しかしながら、本開示の範囲はファイババンドルの端部とワークピースとの間にセンサのためのスペースがほとんどない直接送達レーザ溶接用途および他の用途にまで及ぶことを理解されたい。同時レーザ溶接のための従来の方法の下では、少なくとも1つのレーザ光送達バンドル１０は、レーザバンク１１２からレーザ光を受け取る。各レーザ光送達バンドル１０は脚部２０にさらに分割されることができ、各脚部２０は、（図３に示されるように）少なくとも1つのレーザ光送達光ファイバ７０からなる。特に、レーザ光送達バンドル１０が脚部２０に分割されないならば、その場合、各レーザ光送達バンドル１０は、少なくとも1つのレーザ光送達光ファイバ７０からなる。各レーザ光送達光ファイバ７０は、レーザ光をレーザバンク１１２から一緒に溶接されるべき複数のワークピースに送出する。導波路３０は、各レーザ光送達光ファイバ７０を通してワークピースに送出されるレーザ光を均質化する。
【００２６】
本開示の一実施形態によれば、複数のセンサ４０は、複数の光センサファイバ５０を備え、その場合、複数の光センサファイバ５０は、各レーザ光送達光ファイバ７０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に方向付けられるレーザ光送達光ファイバ７０の端部）でレーザ光を感知する。光センサファイバ５０の入力端がレーザ光送達光ファイバ７０の送達端で出力レーザ光を感知し、対応するセンサ４０にレーザ光を中継するように、各光センサファイバ５０は配置され、そこで、センサ４０は、光センサファイバ５０によって感知されるレーザ光強度のフィードバックを提供する。より詳細には、各光センサファイバ５０は、関連するレーザ光送達光ファイバ７０のレーザ光出力を感知し、このレーザ光を関連するセンサ４０に伝送する。さらに、各光センサファイバ５０は、レーザ光送達バンドルの送達端と溶接されるべき複数のワークピースとの間に配置されることが考えられ、各光センサファイバ５０は、各レーザ光送達光ファイバ７０の送達端と溶接されるべき複数のワークピースとの間に配置され得る。特に、図１は、光センサファイバ５０に一致する数のセンサ４０を示しているが、また、光センサファイバ５０の数に対してそれより少ないかもしくは多いセンサ４０があり得ることが考えられる。さらにまた、さらに他の実施形態においては、レーザ光送達光ファイバ７０の数に対して、それより少ない、多い、または等しい数の光センサファイバ５０があり得ることが考えられる。さらに他の実施形態においては、等しい量の脚部２０および光センサファイバ５０があり得る。さらにさらなる実施形態においては、等しい量のレーザ光送達バンドル１０および光センサファイバ５０があり得る。しかしながら、重要なことは、各レーザ光送達光ファイバ７０が少なくとも1つの対応する光センサファイバ５０によって感知されるレーザ光のその対応する出力を有することができることである。
【００２７】
図２を参照すると、代替実施形態が開示されている。図１の場合と同様に、この代替実施形態は、同時溶接の従来の方法を含み、そこでは、少なくとも1つのレーザ光送達バンドル１０は、（図１に示される）レーザバンク１１２からレーザ光を受け取る。各レーザ光送達バンドル１０は脚部２０にさらに分割されることができ、各脚部２０は、（図３に示されるように）少なくとも1つのレーザ光送達光ファイバ７０からなる。特に、レーザ光送達バンドル１０が脚部２０に分割されないならば、その場合、各レーザ光送達バンドル１０は、少なくとも1つのレーザ光送達光ファイバ７０からなる。図２に示される実施形態の下では、複数のセンサ４０が、複数の光センサファイバ５０を備え、その場合、複数の光センサファイバ５０は、レーザ光送達光ファイバ７０の送達端で各レーザ光送達光ファイバ７０のレーザ光を感知する。光センサファイバ５０の入力端がレーザ光送達光ファイバ７０の送達端でレーザ光を感知し、対応するセンサ４０にレーザ光を中継するように、各光センサファイバ５０は配置され、その場合、センサ４０は、光センサファイバ５０によって感知されるレーザ光強度のフィードバックを提供する。より詳細には、各光センサファイバ５０は、関連するレーザ光送達光ファイバ７０のレーザ光出力を感知し、このレーザ光を関連するセンサ４０に伝送する。各光センサファイバ５０は、対応するレーザ光送達バンドル１０に一体化され、各光センサファイバ５０は、脚部２０にさらに一体化され得る。さらに他の実施形態においては、脚部２０毎に複数の光センサファイバ５０があり得、または、レーザ光送達バンドル１０が脚部に分割されないならば、その場合、レーザ光送達バンドル１０毎に複数の光センサファイバ５０があり得ることが考えられる。特に、図２は、光センサファイバ５０に一致する数のセンサ４０を示しているが、また、光センサファイバ５０の数に対してそれより少ないか、もしくは多いセンサ４０があり得ることが考えられる。さらにまた、さらに他の実施形態においては、レーザ光送達光ファイバ７０の数に対して、それより少ない、多い、または等しい数の光センサファイバ５０があり得ることが考えられる。さらに他の実施形態においては、等しい量の脚部２０および光センサファイバ５０があり得る。さらにさらなる実施形態においては、等しい量のレーザ光送達バンドル１０および光センサファイバ５０があり得る。しかしながら、重要なことは、各レーザ光送達光ファイバ７０が少なくとも1つの対応する光センサファイバ５０によって感知されるレーザ光のその対応する出力を有することができることである。
【００２８】
図３を参照して、図２の態様による実施形態が、さらに説明される。脚部２０の拡大した概略図は、複数のレーザ光送達光ファイバ７０および光学的に遮蔽された光ファイバ６０をその端部で示している。上述のように、理想的に光センサファイバ５０は、脚部２０（または、少なくとも１つの脚部２０がない場合にはレーザ光送達バンドル１０）の送達端でレーザ光送達光ファイバ７０から来るレーザ光を感知する。この目的を達成するために、光センサファイバ５０は、光センサファイバ５０がレーザ光送達光ファイバ７０の送達端においてではなくレーザ光送達光ファイバ７０を通して送出されるいかなるレーザ光も感知することを防止するようにレーザ光送達光ファイバ７０の送達端を通してずっとその周囲に沿って光学的に遮蔽される。したがって、光センサファイバ５０の入力端がレーザ光送達光ファイバ７０の送達端で出力レーザ光を感知し、対応するセンサ４０にレーザ光を中継するように、光センサファイバ５０は配置され、そこで、センサ４０は、光センサファイバ５０によって感知されるレーザ光強度のフィードバックを提供する。
【００２９】
図４を参照すると、先の態様による代替実施形態が開示されている。複数８０の光センサファイバ５０の遠位端（すなわち、入力端の反対側の端部の）がアレイ９０を形成する複数８０の光センサファイバ５０が示されている。この種の構成においては、各光センサファイバ５０は、脚部２０（または少なくとも１つの脚部２０がない場合はレーザ光送達バンドル１０）の端部において対応するレーザ光送達光ファイバ７０によって感知されるレーザ光を伝送する。アレイ９０は、カメラ１００と光学的に連通している。いくつかの実施形態においては、カメラ１００はオペレータによって見られることができ、それによって、オペレータは任意の光センサファイバ５０が不十分な伝送レーザ光強度を感知したかどうかを判断することができるようになっている。換言すれば、オペレータは、特定の脚部２０、レーザ光送達バンドル１０、またはレーザ光送達光ファイバ７０がレーザ光の不十分な強度を伝送しているかどうかをカメラ１００を見ることによって判断し、不十分な結果を見ると直ぐに補償するように必要な調整（たとえば、欠陥のあるレーザ光送達バンドル１０を交換すること、または十分なレーザ光強度を送出するように欠陥のあるレーザ光送達バンドル１０の強度を調整すること）を行うことができる。さらに他の実施形態においては、以下でより十分に説明されるように、カメラ１００は、センサが不十分なレーザ光強度を示す場合に自動的に警報を提供するための、またはレーザ光の十分な強度を送出できないレーザ光送達バンドル１０の強度を自動的に調整するための制御ルーチンの一部であり得る。
【００３０】
本開示により説明された前述の態様は、ＳＳＴＩｒ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ＳＳＴＩｒ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、センサ４０と電気的に連通している。また、ＳＳＴＩｒ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／導波路アセンブリと、支持テーブル上に固定された下部工具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。
【００３１】
図５は、レーザ光送達バンドルが十分なレーザ光強度を送出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５００で開始し、溶接サイクルを始めるように５１０に進む。制御ルーチンは５２０に進み、そこで、溶接サイクル中に、センサ（たとえば、関連する光センサファイバ５０を介したセンサ４０）がレーザ光強度を検出する。制御ルーチンは５３０に進み、そこでコントローラ１０４は、センサによって検出されたレーザ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。検出されたレーザ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５４０に進み、コントローラ１０４は、それを示す警報を発する。警報を発した後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５５０に進む。
【００３２】
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る。
【００３３】
図６は、レーザ光送達バンドルが十分なレーザ光強度を送出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、溶接サイクルを始めるように６１０に進む。制御ルーチンは６２０に進み、そこで、溶接サイクル中に、センサ（たとえば、関連する光センサファイバ５０を介したセンサ４０）がレーザ光強度を検出する。制御ルーチンは６３０に進み、そこでコントローラ１０４は、溶接が終了したかどうかを判断する。溶接が終了していないとコントローラ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、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する。強度を調整した後またはそのような調整が必要でないと判断した後に、制御ルーチンは、終了６２０に進む。溶接が終了したとコントローラ１０４が判断した場合、制御ルーチンは終了６５０に進む。
【００３４】
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５および図６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。
【００３５】
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く、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とも、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、この種の変更はすべて、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】
【００３６】
１０  レーザ光送達バンドル
２０  脚部
３０  導波路
４０  センサ
５０  光センサファイバ
６０  光学的に遮蔽された光ファイバ
７０  レーザ光送達光ファイバ
９０  アレイ
１００  カメラ
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
５５０、６２０、６５０  終了
【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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【外国語明細書】
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