(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに溶接された被溶接部材の溶接品質を評価する方法であって、
被溶接部材の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融する材料からなり、その外観の変化から軟化または溶融を判定することができる厚さで、平面視形状および断面形状に成形された溶接品質評価用要素を前記被溶接部材の所定位置に設置し、
前記溶接品質評価用要素の外観形状の変化を検知手段によって検知し、その検知された外観の変化を解析することにより、該溶接品質評価用要素の設置された位置において軟化または溶融したか否かを判定し、該判定に基づいて溶接品質を評価することを特徴とする溶接品質の評価方法。
【請求項２】
前記溶接品質評価用要素は、軟化または溶融して変化する外観形状として、面積が拡大するかまたは長さが伸長するように変形するものであり、
該溶接品質評価用要素の面積または長さを測定することにより、該溶接品質評価用要素の設置された位置において軟化または溶融したか否かを判定して溶接品質を評価することを特徴とする請求項１に記載の溶接品質の評価方法。
【請求項３】
前記溶接品質評価用要素を被溶接部材に対して設置する位置は、正常な品質で溶接が行われたときに、前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融する温度となる位置と、前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融しない温度を維持する位置との少なくとも一方であることを特徴とする請求項１または２のいずれかに記載の溶接品質の評価方法。
【請求項４】
前記溶接品質評価用要素を被溶接部材に対して設置する位置が、正常な品質で溶接が行われたときに前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融する温度となる位置である場合において、
正常な品質の溶接となる溶接点から最短の位置と最長の位置にそれぞれ前記溶接品質評価用要素を設置することを特徴とする請求項３に記載の溶接品質の評価方法。
【請求項５】
溶接品質を評価しつつ被溶接部材を互いに溶接する方法であって、
被溶接部材の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融する材料からなり、その外観の変化から軟化または溶融を判定することができる厚さで、平面視形状および断面形状に成形された溶接品質評価用要素を前記被溶接部材の所定位置に設置し、
前記溶接品質評価用要素の外観形状の変化を検知手段によって検知し、その検知された外観の変化を解析することにより、該溶接品質評価用要素の設置された位置において軟化または溶融したか否かを判定し、該判定に基づいて溶接品質を評価し、該評価に基づいて溶接出力を制御することを特徴とする溶接方法。
【請求項６】
前記溶接品質評価用要素は、軟化または溶融したときに変化する外観として、面積が拡大するかまたは長さが伸長するように変形するものであり、
該溶接品質評価用要素の面積または長さを測定することにより、該溶接品質評価用要素の設置された位置において軟化または溶融したか否かを判定して溶接品質を評価することを特徴とする請求項５に記載の溶接方法。
【請求項７】
前記溶接品質評価用要素を被溶接部材に対して設置する位置は、正常な品質で溶接が行われたときに、前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融する温度となる位置と、前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融しない温度を維持する位置との少なくとも一方であることを特徴とする請求項５または６のいずれかに記載の溶接方法。
【請求項８】
前記溶接品質評価用要素を被溶接部材に対して設置する位置が、正常な品質の溶接が行われたときに前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融する温度となる位置である場合において、
正常な品質の溶接となる溶接点から最短の位置と最長の位置にそれぞれ前記溶接品質評価用要素を設置することを特徴とする請求項７に記載の溶接方法。
【請求項９】
互いに溶接された被溶接部材の溶接品質を評価する溶接品質評価装置であって、
被溶接部材の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融する材料からなり、その外観の変化から軟化または溶融を判定することができる厚さで、平面視形状および断面形状に成形され、前記被溶接部材の所定位置に設置される溶接品質評価用要素と、
該溶接品質評価用要素の軟化または溶融を検知する検知手段と、
該検知手段によって検知された溶接品質評価用要素の設置された位置における軟化または溶融したか否かに基づいて溶接品質を評価する評価手段とを備えたことを特徴とする溶接品質評価装置。
【請求項１０】
前記溶接品質評価用要素は、軟化または溶融したときに変化する外観として、面積が拡大するかまたは長さが伸長するように変形するものであり、
前記評価手段は、前記検知手段によって検知された溶接品質評価用要素の面積または長さを測定することにより、溶接品質を評価することを特徴とする請求項９に記載の溶接品質評価装置。
【請求項１１】
前記溶接品質評価用要素は、被溶接部材に対して、正常な品質で溶接が行われたときに、前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融する温度となる位置と、前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融しない温度を維持する位置との少なくとも一方に設置されるものであり、
該位置に設置された溶接品質評価用要素の軟化または溶融に基づいて前記評価手段が溶接品質を評価するものであることを特徴とする請求項９または１０のいずれかに記載の溶接品質評価装置。
【請求項１２】
前記溶接品質評価用要素が、被溶接部材に対して、正常な品質で溶接が行われたときに前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融する温度となる位置に設置されるものである場合において、
正常な品質の溶接となる溶接点から最短の位置と最長の位置にそれぞれ前記溶接品質評価用要素が設置されていることを特徴とする請求項１１に記載の溶接品質評価装置。
【請求項１３】
前記評価手段は、溶接品質の評価により溶接出力を変更または停止させるための制御信号を出力するものであることを特徴とする請求項９〜１２のいずれか一項に記載の溶接品質評価装置。
【請求項１４】
互いに溶接された被溶接部材の溶接品質を評価するために用いられる溶接品質評価用要素であって、
被溶接部材の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融する材料からなり、その外観の変化から軟化または溶融を判定することができる厚さで、平面視形状および断面形状に成形され、
被溶接部材の、正常な品質で溶接が行われたときに軟化または溶融する温度となる位置と、軟化または溶融しない温度を維持する位置との少なくとも一方に設置されるものであることを特徴とする溶接品質評価用要素。
【請求項１５】
軟化または溶融したときに変化する外観として、面積が拡大するかまたは長さが伸長するように変形するものであることを特徴とする請求項１４に記載の溶接品質評価用要素。
【請求項１６】
正常な品質で溶接が行われたときに、前記被溶接部材の、軟化または溶融する温度となる位置に設置されるものである場合において、
正常な品質の溶接となる溶接点から最短の位置と最長の位置にそれぞれ設置されるものであることを特徴とする請求項１４または１５のいずれかに記載の溶接品質評価用要素。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、溶接品質の評価方法、溶接方法、溶接品質評価装置、および溶接品質評価用要素に関し、特に、互いに溶接された被溶接部材の溶接品質を評価する方法、溶接品質を評価しつつ被溶接部材を互いに溶接する方法、互いに溶接された被溶接部材の溶接品質を評価する溶接品質評価装置、および互いに溶接された被溶接部材の溶接品質を評価するために用いられる溶接品質評価用要素に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複数の被溶接部材を溶接により接合した場合において、これらの被溶接部材の溶接強度など溶接品質を評価するための従来の技術としては、一般に、溶接部位近傍において検査ツールを用いて引張検査やせん断検査などの破壊検査が行われている。
【０００３】
また、溶接品質を評価するための別の従来の技術として、特許文献１が知られている。特許文献１には、溶接中において、その品質を評価する方法であって、加熱により金属が溶融した部分の外側の部分であって、所定の温度まで昇温した熱影響部の分布に基づく情報を取得し、その時点での前記熱影響部の現状の情報と、あらかじめ記憶された正常な溶接が行われた場合の参照情報とを比較し、比較の結果、前記二つの情報が不一致の場合、溶接品質を不良と判断する、溶接の品質評価方法が開示されている。そして、特許文献１にはさらに、前記熱影響部の分布に基づく情報は、正常な溶接が行われたときの熱影響部の分布形状に沿って配置された複数の受光部を有する放射温度センサにより検出された温度情報、または、熱影響部を含む領域を撮影するカメラによって取得された映像の、所定範囲の輝度の分布形状であることなどが記載されている。
【０００４】
さらに、特許文献１には、溶接中において、その品質を評価する装置であって、加熱により金属が溶融した部分の外側の部分であって、所定の温度まで昇温した熱影響部の分布に基づく情報を取得する手段と、正常な溶接が行われた場合の熱影響部の分布に基づく参照情報を記憶する手段と、前記取得された情報と前記参照情報を比較し、これらの情報が不一致の場合、溶接品質を不良とする手段と、を有する溶接の品質評価装置が開示されている。そして、特許文献１にはさらに、前記熱影響部の分布に基づく情報を取得する手段は、正常な溶接が行われたときの熱影響部の分布形状に沿って配置された複数の受光部を有する放射温度センサ、または、熱影響部を含む領域を撮影するカメラと、カメラにより取得された映像情報から所定範囲の輝度の領域を抽出する画像処理部とを含むことなどが記載されている。
【０００５】
さらに、特許文献１のように所定の温度まで昇温した熱影響部の分布に基づく情報を取得するために、温度によって感熱体の色調を可逆的に変化させて温度変化を表示するよう構成されたサーモラベルを溶接部位の周囲に取り付けることも考えられる。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−８０３９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の技術のうち、溶接部位近傍において検査ツールを用いて引張検査やせん断検査などの破壊検査を行う場合にあっては、検査ツールを被溶接部材に挿入するためのスペースが必要であり、被溶接部材が小さいものである場合や、他の部品と近接して配置されている場合には検査ツールを被溶接部材に挿入することができず、溶接品質の評価を行うことができないことがあるという問題があった。また、かかる検査ツールを用いる場合にあっては、溶接工程と別に行う必要があるため、溶接とリアルタイムで品質評価を行うことができないという問題や、評価のための時間を要するなどの問題があった。そして、引張検査やせん断検査などでは、抜き出したサンプルを破壊する検査であるため、被溶接部材によって構成される製品の製造に無駄が生じるなどの問題があった。
【０００８】
一方、上記従来の技術のうちの特許文献１において、放射温度センサにより熱影響部を検出するものにあっては、正常な品質で溶接が行われたときであっても熱影響部の分布形状がばらつき、しかも、特に被溶接部材が小さい（したがって溶接部位の周囲の熱影響部も小さい）場合に、正常な品質で溶接が行われたときの熱影響部の分布形状に沿って放射温度センサの複数の受光部を適切に配置することが困難となり、また、熱影響部の分布形状が正常な品質で溶接が行われたときと正常でない品質で溶接が行われたときとで大きく変化しないことなどから、所定の温度まで昇温した熱影響部の分布に基づく情報を正確に取得することができず、したがって溶接品質が不良であるか否かを精度よく判断することができないという問題があった。
【０００９】
また、上記従来の技術のうちの特許文献１において、カメラにより撮影された熱影響部を含む領域の所定範囲の輝度の分布形状を抽出するものにあっても、正常な品質で溶接が行われたときであっても分布形状がばらつき、しかも、特に被溶接部材が小さい（したがって加熱点の周囲の熱影響部も小さい）場合に、熱影響部の分布形状が正常な品質で溶接が行われたときと正常でない品質で溶接が行われたときとで大きく変化しないことから、所定の温度まで昇温した熱影響部の分布に基づく情報を正確に取得することができず、したがって溶接品質が不良であるか否かを精度よく判断することができないという問題があった。
【００１０】
そして、特許文献１にあってはいずれの場合にも、溶接中に品質を評価することはできても、溶接が終了した後には品質を評価することできなくなるという問題もあった。
【００１１】
さらに、上記のようにサーモラベルを用いることにあっては、各溶接部位の周囲に複数のサーモラベルを取り付けなければならず、サーモラベル自体のコストや、サーモラベルを取り付けるためのコストがかかることから、現実的ではない。
【００１２】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、コストをかけることなく、容易に且つ正確に溶接品質を評価することができる方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、コストをかけることなく、容易に且つ正確に溶接品質を評価して、その結果を反映させて良好に溶接することができる方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたもので、コストをかけることなく、容易に且つ正確に溶接品質を評価することが可能な装置を提供することを目的とする。
さらにまた、安価で容易に且つ正確に溶接品質を評価するために用いることができる溶接品質評価用要素を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
請求項１の溶接品質の評価方法に係る発明は、上記目的を達成するため、互いに溶接された被溶接部材の溶接品質を評価する方法であって、被溶接部材の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融する材料からなり、その外観の変化から軟化または溶融を判定することができる厚さで、平面視形状および断面形状に成形された溶接品質評価用要素を前記被溶接部材の所定位置に設置し、前記溶接品質評価用要素の外観形状の変化を検知手段によって検知し、その検知された外観の変化を解析することにより、該溶接品質評価用要素の設置された位置において軟化または溶融したか否かを判定し、該判定に基づいて溶接品質を評価することを特徴とするものである。
【００１４】
請求項２の溶接品質の評価方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明において、前記溶接品質評価用要素は、軟化または溶融して変化する外観形状として、面積が拡大するかまたは長さが伸長するように変形するものであり、
該溶接品質評価用要素の面積または長さを測定することにより、該溶接品質評価用要素の設置された位置において軟化または溶融したか否かを判定して溶接品質を評価することを特徴とするものである。
【００１５】
請求項３の溶接品質の評価方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１または２のいずれかに記載の発明において、前記溶接品質評価用要素を被溶接部材に対して設置する位置は、正常な品質で溶接が行われたときに、前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融する温度となる位置と、前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融しない温度を維持する位置との少なくとも一方であることを特徴とするものである。
【００１６】
請求項４の溶接品質の評価方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項３に記載の発明において、前記溶接品質評価用要素を被溶接部材に対して設置する位置が、正常な品質で溶接が行われたときに前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融する温度となる位置である場合において、正常な品質の溶接となる溶接点から最短の位置と最長の位置にそれぞれ前記溶接品質評価用要素を設置することを特徴とするものである。
【００１７】
請求項５の溶接方法に係る発明は、上記目的を達成するため、溶接品質を評価しつつ被溶接部材を互いに溶接する方法であって、被溶接部材の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融する材料からなり、その外観の変化から軟化または溶融を判定することができる厚さで、平面視形状および断面形状に成形された溶接品質評価用要素を前記被溶接部材の所定位置に設置し、前記溶接品質評価用要素の外観形状の変化を検知手段によって検知し、その検知された外観の変化を解析することにより、該溶接品質評価用要素の設置された位置において軟化または溶融したか否かを判定し、該判定に基づいて溶接品質を評価し、該評価に基づいて溶接出力を制御することを特徴とするものである。
【００１８】
請求項６の溶接方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項５に記載の発明において、前記溶接品質評価用要素は、軟化または溶融したときに変化する外観として、面積が拡大するかまたは長さが伸長するように変形するものであり、該溶接品質評価用要素の面積または長さを測定することにより、該溶接品質評価用要素の設置された位置において軟化または溶融したか否かを判定して溶接品質を評価することを特徴とするものである。
【００１９】
請求項７の溶接方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項５または６のいずれかに記載の発明において、前記溶接品質評価用要素を被溶接部材に対して設置する位置は、正常な品質で溶接が行われたときに、前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融する温度となる位置と、前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融しない温度を維持する位置との少なくとも一方であることを特徴とするものである。
【００２０】
請求項８の溶接方法に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項７に記載の発明において、前記溶接品質評価用要素を被溶接部材に対して設置する位置が、正常な品質の溶接が行われたときに前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融する温度となる位置である場合において、正常な品質の溶接となる溶接点から最短の位置と最長の位置にそれぞれ前記溶接品質評価用要素を設置することを特徴とするものである。
【００２１】
請求項９の溶接品質評価装置に係る発明は、上記目的を達成するため、互いに溶接された被溶接部材の溶接品質を評価する溶接品質評価装置であって、被溶接部材の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融する材料からなり、その外観の変化から軟化または溶融を判定することができる厚さで、平面視形状および断面形状に成形され、前記被溶接部材の所定位置に設置される溶接品質評価用要素と、該溶接品質評価用要素の軟化または溶融を検知する検知手段と、該検知手段によって検知された溶接品質評価用要素の設置された位置における軟化または溶融したか否かに基づいて溶接品質を評価する評価手段とを備えたことを特徴とするものである。
【００２２】
請求項１０の溶接品質評価装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項９に記載の発明において、前記溶接品質評価用要素は、軟化または溶融したときに変化する外観として、面積が拡大するかまたは長さが伸長するように変形するものであり、前記評価手段は、前記検知手段によって検知された溶接品質評価用要素の面積または長さを測定することにより、溶接品質を評価することを特徴とするものである。
【００２３】
請求項１１の溶接品質評価装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項９または１０のいずれかに記載の発明において、前記溶接品質評価用要素は、被溶接部材に対して、正常な品質で溶接が行われたときに、前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融する温度となる位置と、前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融しない温度を維持する位置との少なくとも一方に設置されるものであり、該位置に設置された溶接品質評価用要素の軟化または溶融に基づいて前記評価手段が溶接品質を評価するものであることを特徴とするものである。
【００２４】
請求項１２の溶接品質評価装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１１に記載の発明において、前記溶接品質評価用要素が、被溶接部材に対して、正常な品質で溶接が行われたときに前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融する温度となる位置に設置されるものである場合において、正常な品質の溶接となる溶接点から最短の位置と最長の位置にそれぞれ前記溶接品質評価用要素が設置されていることを特徴とするものである。
【００２５】
請求項１３の溶接品質評価装置に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項９〜１２のいずれか１項に記載の発明において、前記評価手段は、溶接品質の評価により溶接出力を変更または停止させるための制御信号を出力するものであることを特徴とするものである。
【００２６】
請求項１４の溶接品質評価用要素に係る発明は、上記目的を達成するため、互いに溶接された被溶接部材の溶接品質を評価するために用いられる溶接品質評価用要素であって、被溶接部材の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融する材料からなり、その外観の変化から軟化または溶融を判定することができる厚さで、平面視形状および断面形状に成形され、被溶接部材の、正常な品質で溶接が行われたときに軟化または溶融する温度となる位置と、軟化または溶融しない温度を維持する位置との少なくとも一方に設置されるものであることを特徴とするものである。
【００２７】
請求項１５の溶接品質評価用要素に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１４に記載の発明において、軟化または溶融したときに変化する外観として、面積が拡大するかまたは長さが伸長するように変形するものであることを特徴とするものである。
【００２８】
請求項１６の溶接品質評価用要素に係る発明は、上記目的を達成するため、請求項１４または１５のいずれかに記載の発明において、正常な品質で溶接が行われたときに、前記被溶接部材の、軟化または溶融する温度となる位置に設置されるものである場合において、正常な品質の溶接となる溶接点から最短の位置と最長の位置にそれぞれ設置されるものであることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００２９】
請求項１の溶接品質の評価方法に係る発明によれば、被溶接部材の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融する材料からなり、軟化または溶融したときに外観が変化するよう構成された溶接品質評価用要素を被溶接部材の所定位置に設置することにより、正常な品質で溶接が行われた場合において、被溶接部材の溶接時の熱を受ける部分では溶接品質評価用要素が所定の温度で軟化または溶融して外観が変化し、被溶接部材の溶接時の熱を受けない部分では溶接品質評価用要素が軟化または溶融することがなく、外観が変化しない。そのため、溶接品質評価用要素がその設置した位置において溶接の熱により軟化または溶融して外観が変化したか否かにより、正常な品質で溶接されたか否かを容易に且つ正確に判定評価することができる。そして、この溶接品質評価用要素の外観形状の変化は、検知手段によって検知し、その検知された外観の変化を解析することにより、該溶接品質評価用要素の設置された位置において軟化または溶融し外観が変化したか否かを容易に且つ正確に判定し、その結果、正常な品質で溶接されたか否かを容易に且つ正確に評価することができる。
【００３０】
請求項２の溶接品質の評価方法に係る発明によれば、請求項１に記載の発明において、溶接品質評価用要素の、溶接時の熱により所定の温度に達して軟化または溶融したときに変化する外観として、面積が拡大するかまたは長さが伸長するように変形するものとしたため、溶接品質評価用要素の面積または長さを測定することにより、その変化を定量化させることができることから、溶接品質を容易に且つ正確に評価することができる。
【００３１】
請求項３の溶接品質の評価方法に係る発明によれば、請求項１または２のいずれかに記載の発明において、被溶接部材の、正常な品質で溶接が行われたときに、前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融する温度となる位置に溶接品質評価用要素を設置した場合には、溶接品質評価用要素が軟化または溶融すると、入熱が適切で正常な品質で溶接が行われたと判定することができ、溶接品質評価用要素が軟化または溶融しないと、入熱不足により正常な品質で溶接が行われなかった、または、まだ正常な品質で溶接が行われていないと判定することができる。一方、被溶接部材の、正常な品質で溶接が行われたときに溶接品質評価用要素が軟化または溶融しない温度を維持する位置に溶接品質評価用要素を設置した場合には、溶接品質評価用要素が軟化または溶融すると、入熱が過多で正常な品質で溶接が行われなかったと判定することができ、溶接品質評価用要素が軟化または溶融しないと、入熱が過多とならず適切で正常な品質の溶接が行われた、または、まだ正常な品質の溶接が行われている状態であると判定することができる。
【００３２】
請求項４の溶接品質の評価方法に係る発明によれば、請求項３に記載の発明において、正常な品質の溶接となる溶接点から最短の位置（入熱最少位置）と最長の位置（入熱最大位置）にそれぞれ前記溶接品質評価用要素を設置することにより、正常な品質の溶接に必要な入熱の下限と上限を検知し、入熱が適切で正常な品質で溶接が行われたか否かを容易に且つ確実に判定することができる。
【００３３】
請求項５の溶接方法に係る発明によれば、被溶接部材の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融する材料からなり、その外観の変化から軟化または溶融を判定することができる厚さで、平面視形状および断面形状に成形された溶接品質評価用要素を前記被溶接部材の所定位置に設置することにより、正常な品質で溶接が行われた場合において、溶接時の熱を受ける部分では溶接品質評価用要素が所定の温度で軟化または溶融して外観が変化し、被溶接部材の溶接時の熱を受けない部分では溶接品質評価用要素が軟化または溶融することがなく、外観が変化しない。この溶接品質評価用要素の外観形状の変化を検知手段によって検知することにより、溶接品質評価用要素が軟化または溶融し外観が変化したか否かを容易に判定することができる。そして、その検知された外観の変化を解析することにより、手間をかけることなく溶接品質評価用要素が軟化または溶融して外観が変化したか否かを容易に且つ正確に自動で判定することができ、この判定評価に基づいて溶接出力を制御することにより、被溶接部材を互いに良好に溶接することができる。
【００３４】
請求項６の溶接方法に係る発明によれば、請求項５に記載の発明において、溶接品質評価用要素の、溶接時の熱により所定の温度に達したときに変化する外観として、面積が拡大するかまたは長さが伸長するように変形するものとしたため、溶接品質評価用要素の面積または長さを測定することにより、その変化を定量化させることができることから、溶接品質を容易に且つ正確に評価することができる。
【００３５】
請求項７の溶接方法に係る発明によれば、請求項５または６のいずれかに記載の発明において、被溶接部材の、正常な品質で溶接が行われたときに溶接品質評価用要素が軟化または溶融する温度となる位置に溶接品質評価用要素を設置した場合には、溶接品質評価用要素が軟化または溶融すると、入熱が適切で正常な品質で溶接が行われたと判定することができ、溶接品質評価用要素が軟化または溶融しないと、入熱不足により正常な品質で溶接が行われなかった、または、まだ正常な品質で溶接が行われていないと判定することができる。一方、被溶接部材の、正常な品質で溶接が行われたときに溶接品質評価用要素が軟化または溶融しない温度を維持する位置に溶接品質評価用要素を設置した場合には、溶接品質評価用要素が軟化または溶融すると、入熱が過多で正常な品質で溶接が行われなかったと判定することができ、溶接品質評価用要素が軟化または溶融しないと、入熱が過多とならず適切で正常な品質で溶接が行われた、または、まだ正常な品質で溶接が行われている状態であると判定することができる。そして、これらの判定に基づいて溶接出力を制御することにより、被溶接部材を互いに良好に溶接することができる。
【００３６】
請求項８の溶接方法に係る発明によれば、請求項７に記載の発明において、正常な品質の溶接となる溶接点から最短の位置（入熱最少位置）と最長の位置（入熱最大位置）にそれぞれ前記溶接品質評価用要素を設置することにより、正常な品質の溶接に必要な入熱の下限と上限を検知し、入熱が適切で正常な品質で溶接が行われたか否かを容易に且つ確実に判定し、この判定に基づいて溶接出力を制御することにより、被溶接部材を互いに良好に溶接することができる。
【００３７】
請求項９の溶接品質評価装置に係る発明によれば、溶接品質評価用要素を、被溶接部材の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融する材料からなり、その外観の変化から軟化または溶融を判定することができる厚さで、平面視形状および断面形状に成形して、前記被溶接部材の所定位置に設置することにより、正常な品質で溶接が行われた場合において、溶接時の熱を受ける部分では溶接品質評価用要素が所定の温度で軟化または溶融して外観が変形し、溶接時の熱を受けない部分では溶接品質評価用要素が軟化または溶融せず、したがって外観が変化することがない。そのため、溶接品質評価用要素の軟化または溶融による外観の変化を検知手段が検知し、評価手段が検知手段によって検知された溶接品質評価用要素の状態を解析して溶接品質評価用要素の設置した位置に応じて溶接の熱により軟化または溶融したか否かを容易に判定して正常な品質で溶接されたか否かについての品質を容易に且つ正確に評価することができる。
【００３８】
請求項１０の溶接品質評価装置に係る発明によれば、請求項９に記載の発明において、溶接品質評価用要素として、溶接時の熱により所定の温度に達して軟化または溶融したときに、面積が拡大するかまたは長さが伸長するように変形するものを採用することにより、溶接品質評価用要素の面積または長さを測定することで、その形状の変化を定量化させることができることから、溶接品質を容易に且つ正確に評価することができる。
【００３９】
請求項１１の溶接品質評価装置に係る発明によれば、請求項９または１０のいずれかに記載の発明において、溶接品質評価用要素が、被溶接部材に対して、正常な品質で溶接が行われたときに、前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融する温度となる位置と、前記溶接品質評価用要素が軟化または溶融しない温度を維持する位置との少なくとも一方に設置されるものであることにより、被溶接部材の、正常な品質で溶接が行われたときに溶接品質評価用要素が軟化または溶融する温度となる位置に溶接品質評価用要素を設置した場合には、溶接品質評価用要素が軟化または溶融するときには、評価手段が正常な品質で溶接が行われたと判定し、溶接品質評価用要素が軟化または溶融しないときには、まだ正常な品質で溶接が行われていない、あるいは、正常な品質で溶接が行われなかったと評価手段が判定することができる。一方、被溶接部材の、正常な品質で溶接が行われたときに溶接品質評価用要素が軟化または溶融しない温度を維持する位置に溶接品質評価用要素を設置した場合には、溶接品質評価用要素が軟化または溶融しないときには、評価手段がまだ正常な品質で溶接が行われている状態である、あるいは、正常な品質で溶接が行われたと判定し、溶接品質評価用要素が軟化または溶融するときには、評価手段が正常な品質で溶接が行われなかったと判定することができる。
【００４０】
請求項１２の溶接品質評価装置に係る発明によれば、請求項１１に記載の発明において、正常な品質の溶接となる溶接点から最短の位置（最少入熱位置）と最長の位置（最大入熱位置）にそれぞれ前記溶接品質評価用要素が設置されていることにより、正常な品質の溶接に必要な入熱の下限と上限を検知し、入熱が適切で正常な品質で溶接が行われたか否かを容易に且つ確実に判定することができる。
【００４１】
請求項１３の溶接品質評価装置に係る発明によれば、請求項９〜１２のいずれか一項に記載の発明において、評価手段は、溶接品質の評価が正常な品質で溶接を行ったと判定した場合には、溶接出力を低下させるかまたは停止させるための制御信号を溶接装置に出力し、溶接品質の評価が正常な品質で溶接をまだ行っていないと判定した場合には、溶接出力を持続させるための制御信号を溶接装置に出力し、溶接品質の評価が正常な品質で溶接を行わなかった判定した場合には、溶接出力を停止させるための制御信号を溶接装置に出力する機能を有する。これにより、溶接品質の評価に基づいて溶接装置を連動させ制御して、良好な溶接を行うことができる。
【００４２】
請求項１４の溶接品質評価用要素に係る発明によれば、被溶接部材の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融する材料からなり、その外観の変化から軟化または溶融を判定することができる厚さで、平面視形状および断面形状に成形され、被溶接部材の、正常な品質で溶接が行われたときに軟化または溶融する温度となる位置と、軟化または溶融しない温度を維持する位置との少なくとも一方に設置されるものとすることにより、被溶接部材に対して設置する位置が溶接時の熱を受ける部分と受けない部分とに応じて、溶接品質評価用要素の外観の変化を検知することによって軟化または溶融したか否かを容易に判定して、正常な品質で溶接されたか否かについての品質を容易に且つ正確に判定評価することができる。
【００４３】
請求項１５の溶接品質評価用要素に係る発明によれば、請求項１４に記載の発明において、溶接品質評価用要素の、溶接時の熱により所定の温度に達して軟化または溶融したときに変化する外観として、面積が拡大するかまたは長さが伸長するように変形するものを採用することにより、溶接品質評価用要素の面積または長さを測定することで、その変化を定量化させることができることから、溶接品質を容易に且つ正確に評価することができる。
【００４４】
請求項１６の溶接品質評価用要素に係る発明によれば、請求項１４または１５のいずれかに記載の発明において、正常な品質の溶接となる溶接点から最短の位置（最少入熱位置）と最長の位置（最大入熱位置）にそれぞれ設置されるものであることにより、正常な品質の溶接に必要な入熱の下限と上限を検知し、入熱が適切で正常な品質で溶接が行われたか否かを容易に且つ確実に判定することができる。
【００４５】
なお、本発明において、溶接品質評価用要素が所定の温度に達したときに軟化または溶融したか否かを判定するための基準としては、溶接品質評価用要素の面積や長さなどで表される大きさ、外形形状、色調、コントラストなど、目視や、カメラあるいはセンサなどの検知手段によって検知できる溶融に伴う外観の変化を認知することができるものであればよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
最初に、本発明が適用される溶接装置全体の概略の一実施の形態を、レーザビームＬＢにより被溶接部材Ｗ１，Ｗ２を重ね溶接するためのものである場合により、主に図１に基づいて説明する。なお、以下の説明においては、既述した実施の形態と重複する部分や相当する部分については同じ符号を付してその説明を省略し、異なる部分のみを説明することとする。
【００４７】
この実施の形態における溶接装置は、レーザ発振装置から発振されたレーザビームＬＢを被溶接部材Ｗ１，Ｗ２の溶接点に対して所定の径に集光させて照射するための光学系Ｑを有する溶接ヘッドＲと、この溶接ヘッドＲを支持して所定の位置および所定の姿勢に移動させるロボットと、溶接品質を評価する溶接品質評価装置１とを備えており、溶接品質の評価に基づいて溶接出力を制御しつつ被溶接部材Ｗ１，Ｗ２を互いに溶接するものである。
【００４８】
この実施の形態における溶接品質評価装置１は、概略、被溶接部材Ｗ２の表面の所定位置に設置される溶接品質評価用要素ｇと、溶接品質評価用要素ｇを検知する検知手段としてＣＣＤカメラＫと、このＣＣＤカメラＫによって検知された溶接品質評価用要素ｇを認識してその軟化または溶融を判定し、この判定結果に基づいて溶接品質を評価する評価手段ＰＣとを備えている。
【００４９】
ここで、本発明の溶接品質評価用要素ｇについて説明する。本発明の溶接品質評価用要素ｇは、概略、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２を互いに溶接した際の溶接品質を評価するために用いられるもので、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融する低融点材料からなり、この実施の形態においては所定の温度に達したときに外観が変化するよう構成されており、被溶接部材Ｗ２の表面の、正常な品質の溶接が行われたときに溶接品質評価用要素ｇの外観が変化する温度に上昇する部分Ｍとなる位置と、溶接品質評価用要素ｇの外観が変化しない温度を維持する位置との少なくとも一方に設置されるものである。
【００５０】
溶接品質評価用要素ｇは、例えば錫（融点２３１°Ｃ）や鉛（融点３２７°Ｃ）あるいは亜鉛（融点４１９°Ｃ）など、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融する単独の金属材料や、錫−鉛系共晶はんだ（融点１８３°Ｃ）、錫−銀系鉛フリーはんだ（融点２１７°Ｃ）、錫−ビスマス系鉛フリーはんだ（融点１３９°Ｃ）などの被溶接部材Ｗ１，Ｗ２の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融する合金材料を採用することができる。
【００５１】
また、本発明の溶接品質評価用要素ｇは、被溶接部材Ｗ１，ｗ２の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融するものであればよく、上記の金属材料だけでなく、ポリエチレン（熱変形温度５０〜７２°Ｃ）やポリプロピレン（熱変形温度６９〜７７°Ｃ）、ＡＢＳ樹脂（熱変形温度９６〜１０５°Ｃ）などの汎用プラスチック、また、ポリアミド（熱変形温度約７５°Ｃ）、ポリアセタール（熱変形温度約１２３°Ｃ）、ポリカーボネイト（熱変形温度１２９〜１４０°Ｃ）などの所謂汎用エンジニアリングプラスチック、さらには、ポリフェニレンサルファイトやポリアミドイミドなどの所謂スーパーエンジニアリングプラスチックを使用することもできる。また、本発明で使用される溶接品質評価用要素ｇは、所定の温度に達したときに外観が変化するよう構成されたものに限定されることなく、溶接時の熱によって蒸発してその周囲で検知される組成元素が変化するようなものを採用することができる。この場合にあっては、溶接品質評価用要素Ｇを検知する検知手段として、ＣＣＤカメラＫに替えて分圧計など、蒸発した溶接品質評価用要素Ｇの組成元素を検知するセンサが採用される。この場合におけるセンサは、溶接品質評価用要素ｇの周囲に配設される。以下の説明では、溶接品質評価用要素ｇに使用される被溶接部材Ｗ１，Ｗ２の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融する材料を低融点材料と称することとする。これらの低融点材料からなる溶接品質評価用要素ｇは、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２との融点の温度差が２００〜１０００°Ｃに設定される。
【００５２】
このように低融点材料からなる溶接品質評価用要素ｇは、メッキや、溶射、溶着などにより、所定の高さ（厚さ）で、温度上昇による外観の変化を認識するのに適当な平面視形状および断面形状に成形されたものとすることができる。そして、溶接品質評価用要素ｇは、温度上昇による軟化または溶融を判定することができればよいため、被溶接部材Ｗ２の表面に設置したときの高さ（厚さ）に精度を必要とすることがない。このことは、溶接品質評価用要素ｇが軟化または溶融したときに蒸発する材料により構成されている場合も同様である。
【００５３】
溶接品質評価用要素ｇは、図１〜図６に示した実施の形態の場合、被溶接部材Ｗ１に重ね合わされた被溶接部材Ｗ２の表面にレーザビームＬＢが照射されて正常な品質で溶接された場合に、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２が温度上昇することによって軟化または溶融して、図に示した実施の形態では水平な被溶接部材Ｗ２の表面において、面積が拡がるように（図６を参照）外観が変化することとなる温度が上昇する部分Ｍの位置に設置されている。
【００５４】
図３および図４に示すように、被溶接部材Ｗ１と重ね合わされた被溶接部材Ｗ２の表面にレーザビームＬＢを照射する過程、あるいは、レーザビームＬＢの照射時間が不足し、または、レーザビームＬＢの出力が不足した場合には、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２の温度上昇する部分Ｍが充分に拡大せず、溶接品質評価用要素ｇの外観が変化するまでには至っていない。一方、図５および図６に示すように、被溶接部材Ｗ１と重ね合わされた被溶接部材Ｗ２の表面にレーザビームＬＢを充分に照射されて正常な品質で溶接された場合には、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２の温度上昇する部分Ｍが充分に拡大し、溶接品質評価用要素ｇの面積が拡大するように外観が変化することとなる（溶接品質評価用要素の符号はｇからＧに変化する）。なお、この実施の形態では、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２が正常な品質で溶接された場合に、溶接品質評価用要素ｇの外観が変化する位置に、溶接品質評価用要素ｇを単一で設置した場合を示したが、本発明はこの実施に限定されることなく、例えば、図１および図２におけるレーザビームＬＢの照射位置を挟んで対称の位置に複数の溶接品質評価用要素ｇを設置することもできる。
【００５５】
図１に示すように、この実施の形態においては、ＣＣＤカメラＫは溶接ヘッドＲに設けられており、被溶接部材Ｗ２の表面の所定の位置に設置された溶接品質評価用要素ｇの外観の変化を検出するために、反射鏡Ｊを介して上方から溶接品質評価用要素ｇを撮影して（すなわち、溶接品質評価用要素ｇの外観としてその平面視の形状を検知して）、映像データとして取り込むものである。また、評価手段ＰＣは、ＣＣＤカメラＫから送られた溶接品質評価用要素ｇの映像データを収集し解析して、この実施の形態の場合、溶接品質評価用要素ｇの形状により形成される面積または長さを測定してその変化を認識することにより、溶接が正常な品質となるように行われたか否かを判定するものである。なお、本発明は、溶接品質評価用要素ｇの外観を検知する対象として、水平面に設置された溶接品質評価用要素ｇの平面視の形状に限定されることはなく、溶接品質評価用要素ｇの高さを測定したり、溶接品質評価用要素ｇを設置する場所が傾斜している場合には溶接品質評価用要素ｇの軟化または溶融することにより流動する長さを測定するよう構成することもできる。また、溶接品質評価用要素ｇは、ＣＣＤカメラＫによってその形状を認識し易いように、被溶接部材Ｗ２の表面と区別して認識し易いように異なるコントラストとなるように構成することもできる。
【００５６】
次に、本発明の溶接品質の評価方法を、上述したように構成された溶接品質評価装置１および溶接品質評価用要素ｇを用いて、溶接と同時にその溶接品質を評価する場合によって、溶接品質評価装置１および溶接品質評価用要素ｇの作動とともに説明する。
【００５７】
本発明の溶接品質の評価方法は、概略、互いに溶接された被溶接部材Ｗ１，Ｗ２の溶接品質を評価するためのもので、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融する材料からなる溶接品質評価用要素ｇを被溶接部材Ｗ２の表面の所定位置に設置し、溶接品質評価用要素ｇがその設置された位置において軟化または溶融したか否かに基づいて溶接品質を評価するものである。この実施の形態では、溶接品質評価用要素ｇを、軟化または溶融したときに外観が変化する材料により構成し、溶接品質評価用要素ｇの外観の変化に基づいてその軟化または溶融を判定する。そして、検知手段であるＣＣＤカメラＫを使用して溶接品質評価用要素ｇまたはＧの外観を検知し、その検知された外観を解析することにより変化を自動で認識する。さらに、溶接品質評価用要素ｇを被溶接部材Ｗ２の表面に設置する位置は、正常な品質で溶接が行われたときに、溶接品質評価用要素ｇの外観が変化する温度に上昇する部分Ｍとなる位置と、溶接品質評価用要素ｇの外観が変化しない温度を維持する位置との少なくともいずれか一方の位置とする。なお、上述したように、溶接品質評価用要素ｇが軟化または溶融したときに蒸発する材料により構成されている場合には、検知手段として分圧計などのセンサにより溶接品質評価用要素ｇまたはＧの周囲の組成元素を検知し、その検知された組成元素の変化に基づいてその軟化または溶融を判定する。
【００５８】
溶接を行いつつ溶接品質の評価を行うに際しては、レーザビームＬＢが照射される被溶接部材Ｗ２の表面の所定の位置に溶接品質評価用要素ｇを所定の厚さで設け、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２を重ね合わせる。なお、図１〜図６に示した実施の形態の場合、溶接品質評価用要素ｇは、溶接を正常な品質となるように行ったときに、溶接品質評価用要素ｇの外観が変化する温度に上昇する部分Ｍとなる位置に設けられている。この溶接を正常な品質となるように行ったときの溶接品質評価用要素ｇの外観が変化する温度となる位置は、レーザビームＬＢを照射する溶接点からの距離と、温度変化との関係を予め調べて、溶接品質評価用要素ｇの材質による軟化または溶融する温度などに応じて設定することができる。
【００５９】
次いで、レーザビームＬＢを溶接点に照射し得るようにロボットを駆動して溶接ヘッドＲを所定の位置に移動させ、溶接品質評価用要素ｇが所定距離離れて設置された溶接点にレーザビームＬＢを照射する。これにより被溶接部材Ｗ２のレーザビームＬＢが照射された溶接点の温度が上昇し、これに伴って被溶接部材Ｗ１も温度が上昇し、両被溶接部材Ｗ１，Ｗ２の双方の温度が上昇した部分Ｍに溶融池を形成して互いに溶け込む。
【００６０】
図３および図４に示したように、被溶接部材Ｗ１と被溶接部材Ｗ２の溶接が完了する前、あるいは、レーザビームＬＢの照射時間が不足したりレーザビームＬＢの出力が不足した場合には、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２の温度上昇した部分Ｍが充分に拡大せず、互いの溶け込みが少なく、したがって、溶接品質評価用要素ｇの外観は変化しない。そして、図５および図６に示したように、被溶接部材Ｗ１と被溶接部材Ｗ２にレーザビームＬＢが照射されて正常な品質に溶接された場合には、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２の温度上昇した部分Ｍが充分に拡大して互いに溶け込み、溶接品質評価用要素ｇが軟化または溶融されて、その面積が拡大するように外観が変化したものとなる（溶接品質評価用要素の符号は、外観が変化する前の状態をｇとし、変化した後の状態をＧとする）。
【００６１】
この実施の形態では、ＣＣＤカメラＫによって溶接品質評価用要素ｇの平面視の形状を撮影し、その画像データを評価手段ＰＣが収集・解析して溶接品質評価用要素ｇの面積または長さを測定し、時間の経過に伴って測定値が変化して溶接品質評価用要素Ｇとなっていないかを判定する。そして、図５および図６に示したように、溶接品質評価用要素ｇの面積または長さが所定の値に達して溶接品質評価用要素Ｇとなったと判断したときに、正常な品質で溶接が行われたものと評価手段ＰＣは評価する。
【００６２】
溶接品質評価装置１の評価手段ＰＣは、正常な品質で溶接が行われたと評価した場合、その信号を溶接装置の制御手段に出力して、後述するように、溶接出力を停止させ、または、溶接出力を低減させるよう制御させる。また、正常な品質で溶接が行われていないと評価した場合、レーザビームＬＢの照射を継続させるか、または、異常発生の警告を発してレーザビームＬＢの照射を停止させるための信号を溶接装置の制御手段に出力する。
【００６３】
次に、本発明の他の実施の形態を、図７〜図１０に基づいて説明する。図７〜図１０に示した実施の形態では、溶接を正常な品質となるように行ったときに、溶接品質評価用要素ｇ１が、その外観が変化するように温度上昇する部分Ｍに配置され、溶接品質評価用要素ｇ２が、温度上昇する部分Ｍの近傍であってその外観が変化することがないように温度上昇しない部分に配置されている。
【００６４】
この実施の形態では、ＣＣＤカメラＫによって両溶接品質評価用要素ｇ１、ｇ２の平面視の形状を撮影し、その画像データを評価手段ＰＣが収集・解析して各溶接品質評価用要素ｇまたはＧの面積または長さを測定し、時間の経過に伴って両溶接品質評価用要素ｇ１、ｇ２の測定値が増大して溶接品質評価用要素Ｇ１、Ｇ２となっているか否かをそれぞれ判定する。
【００６５】
そして、図７および図８に示したように、溶接品質評価用要素ｇ１の面積または長さが所定の値に達して溶接品質評価用要素Ｇ１となり、且つ、溶接品質評価用要素ｇ２の面積または長さが所定の値に達せず溶接品質評価用要素Ｇ２（図９および図１０を参照）となっていないと判断したときに、正常な品質で溶接が行われたものと評価手段ＰＣは評価する。
【００６６】
一方、レーザビームＬＢの照射が時間経過しても、溶接品質評価用要素ｇ１の面積または長さが所定の値に達せず溶接品質評価用要素Ｇ１とならない場合には、評価手段ＰＣは、レーザビームＬＢの照射を継続させるか、または、異常発生の警告を発してレーザビームＬＢの照射を停止させるための信号を溶接装置の制御手段に出力する。また、図９および図１０に示したように、レーザビームＬＢの過大な出力または照射時間により、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２が溶け落ちて孔Ｈが開くほどレーザビームＬＢが照射されて温度が上昇した部分Ｍが拡大し、溶接品質評価用要素ｇ１だけでなく、溶接品質評価用要素ｇ２が軟化または溶融してその面積または長さが所定の値に達して溶接品質評価用要素Ｇ２となったと判断した場合には、評価手段ＰＣは、異常発生の警告を発してレーザビームＬＢの照射を停止させるための信号を溶接装置の制御手段に出力する。
【００６７】
なお、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２が例えば溶け落ち易いような融点の低い材質であったり、きわめて小さく、過大な熱エネルギを受けることによって損傷するような場合などには、正常な品質で溶接を行った場合に、温度上昇する部分Ｍの近傍であって外観が変化することがないように温度上昇しない位置のみに溶接品質評価用要素ｇ２を設置することもできる。この場合にあっては、溶接品質評価用要素ｇ２が軟化または溶融してＧ２となっていないことを認識できると、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２が例えば溶け落ちるなど過大な熱エネルギを受けていない（損傷していない）と保証することができる。
【００６８】
次に、本発明のさらに他の実施の形態を、図１１および図１２に基づいて説明する。図１１および図１２に示した実施の形態の場合では、溶接を正常な品質となるように行ったときに、外観が変化する温度となる位置に溶接品質評価用要素ｇ１を設置する場合において、正常な品質の溶接となる溶接点から最短の位置（入熱最少位置）に溶接品質評価用要素ｇ１ａを設置するとともに、正常な品質の溶接となる溶接点から最長の位置（入熱最大位置）に溶接品質評価用要素ｇ１ｂを設置している。
【００６９】
この実施の形態では、ＣＣＤカメラＫによって両溶接品質評価用要素ｇ１ａ、ｇ１ｂ、ｇ２の平面視の形状を撮影し、その画像データを評価手段ＰＣが収集・解析して各溶接品質評価用要素ｇ１ａ、ｇ１ｂ、ｇ２の面積または長さを測定し、時間の経過に伴って各溶接品質評価用要素ｇ１ａ、ｇ１ｂ、ｇ２の測定値が増大して溶接品質評価用要素Ｇ１ａ、Ｇ１ｂ、Ｇ２となっているか否かをそれぞれ判定する。
【００７０】
そして、図１１および図１２に示したように、溶接品質評価用要素ｇ１ａの面積または長さが所定の値に達してＧ１ａとなっているものと判定された場合には、レーザビームＬＢの照射により被溶接部材Ｗ１，Ｗ２が正常な品質で溶接されるための必要最低限の温度上昇が発生しているものと評価することができる。また、溶接品質評価用要素ｇ１ｂの面積または長さが所定の値に達してＧ１ｂとなっているものと判定された場合には、レーザビームＬＢの照射により被溶接部材Ｗ１，Ｗ２が正常な品質で溶接されるための最大限の温度上昇が発生しているものと評価することができる。
【００７１】
次に、本発明のさらに他の実施の形態を、図１３〜図１６に基づいて説明する。なお、図１３〜図１６においては、それぞれ、被溶接部材の正面図（ａ）と、被溶接部材の平面図（ｂ）とを示している。上述した実施の形態においては、レーザビームＬＢを移動させることなく照射することにより被溶接部材Ｗ１，Ｗ２を重ねスポット溶接する場合により説明したが、この実施の形態の場合では、レーザビームＬＢを移動させながら連続して照射し、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２を重ねライン溶接する場合により説明する。
【００７２】
図１６に示すように、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２はそれぞれ長方形の板状に成形されてなるもので、レーザビームＬＢは被溶接部材Ｗ１，Ｗ２の幅方向の略中央を長手方向に沿って移動しながら照射される。
【００７３】
図１３に示すように、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２は、重ねライン溶接するに際して、その両長辺を所定間隔をおいてクランパＣによってチャッキングされている。そして、被溶接部材Ｗ２の表面の一長辺のクランパＣ，Ｃ間には溶接品質評価用要素ｇ１〜ｇ５が設置されている。
【００７４】
図１４に示すように、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２の一端側にレーザビームＬＢを照射すると、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２のレーザビームＬＢを照射された位置の温度が上昇し、かかる部分Ｍが互いに溶け込み、溶接品質評価用要素ｇ１が軟化または溶融して拡大し、溶接品質評価用要素Ｇ１となる。そして、図１５に示すように、レーザビームＬＢを被溶接部材に対して相対的に異動させると、その移動に伴って温度上昇した部分Ｍが延長するように移動し、溶接品質評価用要素ｇ２も軟化または溶融して拡大してＧ２となる。
【００７５】
このように、レーザビームＬＢを被溶接部材に対して相対的に異動させながら照射すると、その移動に伴って温度上昇した部分Ｍが延長するように移動し、図１６の（ｂ）に平面図で示すように、被溶接部材Ｗ２の表面には温度上昇した部分Ｍ（変色などにより識別することができる）が略同じ幅で形成されているように見える。しかしながら、溶接品質評価用要素ｇ１〜ｇ５のうちでｇ１、ｇ２、ｇ４、ｇ５が軟化または溶融した溶接品質評価用要素Ｇ１、Ｇ２、Ｇ４、Ｇ５となっているが、溶接品質評価用要素ｇ３は、軟化または溶融せず溶接品質評価用要素Ｇ３となっていない。このことから、ｇ３あたりでレーザビームＬＢの照射による温度の上昇が不足し、図１６の（ａ）に示すように、かかる部分Ｍが浅く、したがって、この位置での被溶接部材Ｗ１，Ｗ２の互いの溶け込みが少なく正常な品質で溶接されていないと評価することができる。
【００７６】
次に、本発明の溶接方法の実施の一形態を、図１７および図１８に基づいて説明する。
本発明の溶接方法は、概略、溶接品質を評価しつつ被溶接部材を互いに溶接するもので、被溶接部材の融点よりも低い所定の温度で軟化または溶融する材料からなる溶接品質評価用要素ｇを被溶接部材Ｗ２の表面の所定位置に設置し、溶接品質評価用要素ｇまたはＧの軟化または溶融に基づいて溶接品質を評価し、この評価に基づいて溶接出力を制御するものである。この実施の形態では、溶接品質評価用要素ｇを、軟化または溶融したときに外観が変化する材料により構成し、溶接品質評価用要素ｇの外観の変化に基づいてその軟化または溶融を判定してその結果により溶接品質を評価する。
そして、本発明の方法では、溶接品質評価用要素ｇまたはＧの外観をＣＣＤカメラによって撮影し、その映像データを解析することにより、溶接品質評価用要素ｇが軟化または溶融することによる外観の変化を自動的に認識する。
そして、被溶接部材Ｗ２の表面に対して、正常な品質で溶接が行われたときに、溶接品質評価用要素ｇの外観が変化してＧとなる温度となる位置と、溶接品質評価用要素ｇの外観が変化しない温度を維持する位置との少なくともいずれか一方の位置に溶接品質評価用要素ｇを設置する。
【００７７】
この実施の形態においては、溶接に先立って、上述したように溶接品質評価用要素ｇを被溶接部材Ｗ２の所定の位置に設置しておき、被溶接部材Ｗ１，Ｗ２を重ね合わせる。そして、レーザビームＬＢを溶接点に照射するとともにＣＣＤカメラＫによって溶接品質評価用要素ｇの形状変化を撮影し得るようにロボットを駆動して溶接ヘッドＲを所定の位置に移動させ、図１７に示すように、ＣＣＤカメラＫによって溶接品質評価用要素ｇの監視（形状変化の撮影）を開始し（Ｓ１）、溶接品質評価用要素ｇが所定距離離れて設置された溶接点にレーザビームＬＢを照射して（Ｓ２）、ＣＣＤカメラＫによって撮影された画像データを評価手段ＰＣが収集・解析する（Ｓ３）。そして、評価手段ＰＣは、溶接品質評価用要素ｇまたはＧの画像データを解析することによりその面積または長さを測定し、当初の面積または長さから変化したか否か、すなわち溶接品質評価用要素ｇが軟化または溶融してＧとなったか否かを判断する（Ｓ４）。
【００７８】
この判断において、溶接品質評価用要素ｇが軟化または溶融してＧとなった場合（Ｓ４においてＹＥＳの場合）には、図１８に一点鎖線で示すように、レーザビームＬＢの照射を停止させる（Ｓ５）。また、溶接品質評価用要素ｇが軟化または溶融していない場合（Ｓ４においてＮＯの場合）には、レーザビームＬＢの照射を継続させ（Ｓ２）、ＣＣＤカメラＫによって撮影された画像データを評価手段ＰＣが収集・解析し（Ｓ３）、評価手段ＰＣによって溶接品質評価用要素ｇの面積または長さを測定することにより、溶接品質評価用要素ｇが軟化または溶融してＧとなったか否かを再び判断する（Ｓ４）。
【００７９】
この判断において、溶接品質評価用要素ｇが軟化または溶融してＧとなった場合（２回目のＳ４においてＹＥＳの場合）には、図１８に実線で示すように、レーザビームＬＢの照射を停止させる（Ｓ５）。また、溶接品質評価用要素ｇが軟化または溶融していない場合（２回目のＳ４においてＮＯの場合）には、図１８に二点鎖線で示すように、レーザビームＬＢの照射を継続させ（Ｓ２）、ＣＣＤカメラＫによって撮影された画像データを評価手段ＰＣが収集・解析し（Ｓ３）、評価手段ＰＣによって溶接品質評価用要素ｇまたはＧの面積または長さを測定することにより、溶接品質評価用要素ｇが軟化または溶融してＧとなったか否かを再び判断して（３回目のＳ４）、溶接品質評価用要素ｇが軟化または溶融してＧとなった場合（３回目のＳ４においてＹＥＳの場合）には、図１８に二点鎖線で示すように、レーザビームＬＢの照射を停止させる（Ｓ５）。
【００８０】
次に、本発明の溶接方法の別の実施の一形態を、図１９および図２０に基づいて説明する。なお、この実施の形態においては、上述した実施の形態と異なる部分のみ説明する。
上述した実施の形態では、溶接品質評価用要素ｇが軟化または溶融してＧとなったと判断した場合に（Ｓ４）、レーザビームＬＢの照射を停止させていた（Ｓ５）のに対して、この実施の形態においては、溶接品質評価用要素ｇが軟化または溶融してＧとなったと判断した場合に（Ｓ４）、レーザビームＬＢの照射出力を低減させ（Ｓ６）、所定時間Ｔが経過した後にレーザビームＬＢの照射を停止させる（Ｓ７）。
【００８１】
なお、本発明は所定時間Ｔが経過した後にレーザビームＬＢの照射を停止させる（Ｓ７）ことに限定されることはなく、例えば、図１１および図１２に参照されるように、正常な品質の溶接となる溶接点から最短の位置に溶接品質評価用要素ｇ１ａを設置するとともに、正常な品質の溶接となる溶接点から最長の位置に溶接品質評価用要素ｇ１ｂを設置し、溶接品質評価用要素ｇ１ａが溶融してＧ１ａとなったと判断した場合に（Ｓ４）、レーザビームＬＢの照射出力を低減させ（Ｓ６）、その後、溶接品質評価用要素ｇ１ｂが軟化または溶融したか否かを判断して、溶接品質評価用要素Ｇ１ｂとなったと判断された場合にレーザビームＬＢの照射を停止させるよう構成することもできる。
【００８２】
上述した実施の形態においては、各溶接品質評価用要素ｇまたはＧをＣＣＤカメラＫによって撮影して、その外観の変化を自動で認識する場合によって説明したが、本発明の溶接品質の評価方法および溶接方法では、これらの実施の形態に限定されることなく、ＣＣＤカメラＫ以外のセンサによって溶接品質評価用要素ｇまたはＧの外観の変化を自動で認識することもでき、また、作業者の目視によって溶接品質評価用要素ｇまたはＧの外観の変化を認識して、溶接出力を制御するよう構成することもできる。さらに、溶接品質評価用要素ｇを、軟化または溶融したときに蒸発する材料により構成して、溶接品質評価用要素ｇの周囲に分圧計などのセンサを配置し、溶接品質評価用要素Ｇが蒸発することにより組成元素が変化するのを認識して軟化または溶融したか否かを判定し、溶接出力を制御するよう構成することもできる。
【００８３】
さらに、本発明は、上述したようにレーザビームＬＢの照射によって溶接することに限定されることはなく、電子ビーム溶接や抵抗溶接など、他の溶接手法の場合にも適用させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】本発明が適用される溶接装置の実施の一形態を説明するために示した概念図である。
【図２】図１に示した被溶接部材に対する溶接品質評価用要素の配置を説明するために示した平面図である。
【図３】図１に示した被溶接部材にレーザビームの照射を開始した状態を説明するために示した断面図である。
【図４】図３の平面図である。
【図５】図３の状態からさらにレーザビームを照射して被溶接部材が互いに溶け込み正常に品質で溶接された状態を説明するために示した断面図である。
【図６】図５の平面図である。
【図７】本発明で、被溶接部材の、正常な品質の溶接が行われたときに外観が変化する温度となる位置と、外観が変化しない温度を維持する位置とに溶接品質評価用要素を設置した場合の実施の形態を説明するために示した断面図である。
【図８】図７の平面図である。
【図９】図７の配置において、レーザビームによる加熱が過度であり、被溶接部材が溶け落ちて孔が形成された状態を説明するために示した断面図である。
【図１０】図９の平面図である。
【図１１】本発明で、被溶接部材の、正常な品質の溶接が行われたときに外観が変化する温度となる位置と、外観が変化しない温度を維持する位置とに溶接品質評価用要素を設置し、さらに、正常な品質の溶接が行われたときに外観が変化する温度となる位置において、正常な品質の溶接となる溶接点から最短の位置と最長の位置に溶接品質評価用要素をそれぞれ設置した場合の実施の形態を説明するために示した断面図である。
【図１２】図１１の平面図である。
【図１３】本発明で、被溶接部材を重ねライン溶接する場合に、溶接品質評価用要素の配置の実施の一形態を説明するために示した正面図と平面図である。
【図１４】図１３の状態からレーザビームの照射を開始した状態を説明するために示した一部断面正面図と平面図である。
【図１５】図１４の状態からレーザビームを移動させながら連続して照射する状態を説明するために示した一部断面正面図と平面図である。
【図１６】図１５の状態からレーザビームをさらに移動させて照射し、部分的に溶接が正常の品質で行われなかった状態を説明するために示した断面図と、その外観の平面図である。
【図１７】本発明の溶接方法の実施の一形態を示すフローチャートである。
【図１８】図１７に示したフローチャートにより制御されるレーザビームの時間経過に伴う出力の変化を説明するために示したグラフである。
【図１９】本発明の溶接方法の、別の実施の形態により制御されるレーザビームの時間経過に伴う出力の変化を説明するために示したグラフである。
【図２０】図１９に示した溶接方法を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００８５】
Ｗ１：被溶接部材、  Ｗ２：被溶接部材、  ＬＢ：レーザビーム、  ｇ：溶接品質評価用要素（軟化または溶融する前の状態）、  Ｇ：溶接品質評価用要素（軟化または溶融した後の状態）、  Ｍ：温度が上昇する部分、  １：溶接品質評価装置、  Ｋ：ＣＣＤカメラ、  ＰＣ：評価手段
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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