JP2018001186A - レーザ溶接焦点距離測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ワークの溶接位置に対するレーザ光の焦点距離を高精度かつ簡単に測定でき、１人作業でレーザ溶接装置の位置ずれ補正作業ができるレーザ溶接焦点距離測定装置を提供する。【解決手段】レーザ溶接装置のスキャナ部１に装着して、ワークの溶接位置に対するレーザ光の焦点距離を測定する装置である。溶接位置に前端部２１が当接する本尺部２と、本尺部に沿って移動自在に形成され、その移動変位量を焦点距離の正寸に対する位置ずれ量として表示する表示部３１とアラーム部３２とが形成されたスライダ部３とを有するデジタルデプスゲージ４と、レーザ光と隣接し平行に配置され、スライダ部を収納保持し、本尺部の後端部２２が後方への移動を許容する本体部５１を有し、本体部の後端側でスキャナ部に装着可能に形成されたアタッチメント部５とを備え、アラーム部は、移動変位量が焦点距離の規定値以内に到達したとき、アラーム情報を発生させる。【選択図】図４

Description

本発明は、レーザ溶接装置のレーザ光を照射するスキャナ部に装着し、ワークの溶接位置に対するレーザ光の焦点距離を測定するレーザ溶接焦点距離測定装置に関する。

近年、自動車のボディ等のワークの接合にレーザ溶接装置が、多く使用されている（特許文献１を参照）。例えば、特許文献１に記載されたレーザ溶接装置１００には、図７に示すように、ワークＷの加工点にレーザ光１０１を照射する光学系部材を備えたスキャナ部１０２と、スキャナ部１０２をアーム部先端１０３に取り付けた多軸ロボット装置１０４と、スキャナ部１０２の光学系部材の動作を制御するスキャナ制御装置１０５と、多軸ロボット装置１０４のアーム部等の動作を制御するロボット制御装置１０６とを備えている。また、スキャナ制御装置１０５及びロボット制御装置１０６に同期した動作指令を出力する中央処理装置１０７を備えている。

また、図７、図８に示すように、上記スキャナ部１０２には、光ファイバ１０２１から出力されるレーザ光の光軸方向に移動して焦点距離を調整するエキスパンダレンズ１０２２と、エキスパンダレンズ１０２２を通過したレーザ光を集光するコリメートレンズ１０２３と、コリメートレンズ１０２３を通過したレーザ光をワーク上で走査させる２枚の走査ミラー１０２４、１０２５とを備えている。そして、スキャナ制御装置１０５とロボット制御装置１０６には、ワークＷの設計上の位置データ等を基にして、ワークＷの溶接位置とレーザ光１０１の焦点位置とが一致するように、その動作情報が予め仮教示されている。

しかし、実際に溶接対象となる実ワークの製作誤差や受け治具に対するワークセットずれ等の影響から、実ワークの溶接位置とレーザ光の焦点位置との間では、位置ずれが生じる場合がある。そのため、実際にレーザ溶接する前の準備行為として、仮教示された位置において、実ワークに基づいて上記位置ずれ量が規定値以内かどうかを測定し、規定値を超過していれば、その位置ずれを補正する作業が行われている。

例えば、上記レーザ溶接装置１００によって、自動車のボディ（ワーク）の溶接位置にレーザ・スポット溶接を行う場合において、実ワークに基づいて上記位置ずれを補正する作業として、次の作業が行われている。すなわち、図９に示すように、スキャナ本体１０２ａに所定長さの鋼尺（スケール）１０８ａを取り付けた簡易測定具１０８を装着する。ここで、スキャナ本体１０２ａからは、レーザ光１０１と同軸状に投光される第１ガイド光Ｇ１と、第１ガイド光Ｇ１に対して傾斜状に投光される第２ガイド光Ｇ２とが照射され、第１ガイド光Ｇ１と第２ガイド光Ｇ２との交差した位置が、焦点位置として設定されている。そのため、仮教示状態の鋼尺１０８ａにおいて、第１ガイド光Ｇ１と第２ガイド光Ｇ２との交差した位置の目盛りＰ１と、ワークＷの溶接位置の目盛りＰ２を読み取ることによって、実ワークにおけるワークＷの溶接位置とレーザ光１０１の焦点位置との位置ずれ量Ｐ３（Ｐ２−Ｐ１）を測定する。

また、図９、図１０に示すように、焦点距離確認者Ｍ１は、第１ガイド光Ｇ１と第２ガイド光Ｇ２の交差した位置の目盛りＰ１と、ワークＷの溶接位置の目盛りＰ２を読みながら、上記位置ずれ量Ｐ３が規定値を超過していれば、ロボット操作者Ｍ２にアーム部の位置補正を指示する。ロボット操作者Ｍ２は、多軸ロボット装置１０４の操作盤１０９によりアーム部を動作させて、位置ずれ量Ｐ３が規定値以内となるように操作する。そして、焦点距離確認者Ｍ１が、ワークＷの溶接位置とレーザ光１０１の焦点位置と間の位置ずれ量Ｐ３が規定値以内であることを確認したら、ロボット操作者Ｍ２が、そのときのアーム部の位置をロボット制御装置１０６に再教示・記憶させる操作を行う。この操作をワークＷの各溶接位置ごとに繰り返す。

特開２０１０−２１４３９３号公報

ところが、上記位置ずれ補正作業によると、以下のような問題があった。すなわち、［１］レーザ溶接において設計上で要求される焦点距離の位置ずれ精度は、±１．０ｍｍ程度以内であるのに対して、鋼尺１０８ａの目盛りに基づいて、ワークの溶接位置とレーザ光の焦点位置との位置ずれ量を目視によって確認する方法であるため、ワークの溶接位置に対するレーザ光の焦点距離の測定誤差が生じやすいこと、［２］この補正作業では、焦点距離確認者Ｍ１とロボット操作者Ｍ２とによる２人作業が必要となるので、作業工数の増加が避けられないこと、等の問題があった。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、ワークの溶接位置に対するレーザ光の焦点距離を高精度かつ簡単に測定できるとともに、１人作業でレーザ溶接装置の位置ずれ補正作業ができるレーザ溶接焦点距離測定装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明に係るレーザ溶接焦点距離測定装置は、次のような構成を有している。
（１）レーザ溶接装置のスキャナ部に装着して、ワークの溶接位置に対するレーザ光の焦点距離を測定するレーザ溶接焦点距離測定装置であって、
前記ワークの溶接位置に前端部が当接可能に形成された本尺部と、前記本尺部の前後方向に沿って移動自在に形成され、その移動変位量を前記レーザ光の焦点距離の正寸に対する位置ずれ量として表示する表示部とアラーム部とが形成されたスライダ部とを有するデジタルデプスゲージと、
前記レーザ光の光軸と隣接しかつ平行に配置されて、前端側に前記スライダ部を収納し保持する収納保持部が形成され、後端側に前記本尺部の後端部が後方へ移動するのを許容する凹溝部が形成された本体部を有し、前記本体部の後端側で前記スキャナ部に装着可能に形成されたアタッチメント部とを備え、
前記アラーム部は、前記表示部が表示する移動変位量が前記焦点距離の規定値以内に到達したときに、アラーム情報を発生させることを特徴とする。

本発明においては、ワークの溶接位置に前端部が当接可能に形成された本尺部と、本尺部の前後方向に沿って移動自在に形成され、その移動変位量をレーザ光の焦点距離の正寸に対する位置ずれ量として表示する表示部とアラーム部とが形成されたスライダ部とを有するデジタルデプスゲージと、レーザ光の光軸と隣接しかつ平行に配置されて、前端側にスライダ部を収納し保持する収納保持部が形成され、後端側に本尺部の後端部が後方へ移動するのを許容する凹溝部が形成された本体部を有し、本体部の後端側でスキャナ部に装着可能に形成されたアタッチメント部とを備え、
アラーム部は、表示部が表示する移動変位量が焦点距離の規定値以内に到達したときに、アラーム情報を発生させるので、本尺部の前端部をワークの溶接位置に当接した仮教示状態から、レーザ溶接装置のスキャナ部を本尺部の前後方向に沿って移動させ、アラーム部からアラーム情報が発生されるのを確認して、レーザ溶接装置のスキャナ部の移動を停止させればよい。そのため、レーザ溶接装置のスキャナ部の移動中に、デジタルデプスゲージの表示部が高精度に表示する移動変位量をいちいち目視している必要がなく、アラーム情報を受けてレーザ溶接装置のスキャナ部を停止させた後に、表示部に表示された移動変位量がレーザ光の焦点距離の規定値以内になっているか否かを確認するだけでよい。そして、表示部に表示された移動変位量がレーザ光の焦点距離の規定値以内になっていれば、その位置をスキャナ部の正規位置として再教示し、レーザ溶接装置のスキャナ部の位置ずれ補正を、高精度かつ簡単に行うことができる。したがって、表示部の数字の読み間違い等のヒューマンエラーを低減しつつ、一人作業でレーザ溶接装置の位置ずれ補正作業ができる。なお、アラーム部から発生させるアラーム情報には、例えば、警報ランプの点灯や警報音の発生等が該当する。
よって、本発明によれば、ワークの溶接位置に対するレーザ光の焦点距離を高精度かつ簡単に測定できるとともに、１人作業でレーザ溶接装置の位置ずれ補正作業ができる。

（２）（１）に記載されたレーザ溶接焦点距離測定装置において、
前記アタッチメント部の本体部には、前記本尺部の後端部の位置を検出するセンサ部を装着させ、前記センサ部からの検出信号により前記スライダ部の移動変位量が前記焦点距離の規定値以内に到達する以前に前記センサ部又は前記スライダ部のアラーム部から予備アラーム情報を発生させることを特徴とする。

本発明においては、アタッチメント部の本体部には、本尺部の後端部の位置を検出するセンサ部を装着させ、センサ部からの検出信号によりスライダ部の移動変位量が焦点距離の規定値以内に到達する以前にセンサ部又はスライダ部のアラーム部から予備アラーム情報を発生させるので、レーザ溶接装置のスキャナ部の移動を、予備アラーム情報が発生するまでは高速で行い、予備アラーム情報が発生した後は低速で行うことができる。そのため、スキャナ部のオーバーランを防止しつつ、表示部に表示された移動変位量がレーザ光の焦点距離の規定値以内に到達させる行為を、迅速かつ正確に行うことができる。また、スキャナ部のオーバーランを防止できるので、操作ミスによるレーザ溶接焦点距離測定装置の破損等を回避できる。
その結果、ワークの溶接位置に対するレーザ光の焦点距離をより高精度かつ簡単に測定できるとともに、１人作業でレーザ溶接装置の位置ずれ補正作業がより一層迅速かつ正確にできる。

（３）（２）に記載されたレーザ溶接焦点距離測定装置において、
前記センサ部は、非接触式の磁気センサであって、前記本尺部の後端部には、磁性部材が装着されていることを特徴とする。

本発明においては、センサ部は、非接触式の磁気センサであって、本尺部の後端部には、磁性部材が装着されているので、デジタルデプスゲージの本尺部がアルミ合金等の非鉄部材であっても、本尺部の後端部の位置を正確に検出することができる。また、センサ部は、非接触式であるので、誤操作による破損等の恐れもない。
その結果、ワークの溶接位置に対するレーザ光の焦点距離をより高精度かつ簡単に測定でき、さらに測定装置としての耐久性を高めることもできる。

（４）（１）乃至（３）のいずれか１つに記載されたレーザ溶接焦点距離測定装置において、
前記アタッチメント部は、前記レーザ光を通過させる通孔を有する基台部を介して前記スキャナ部に装着可能に形成され、かつ前記基台部に対して前記レーザ光の光軸を中心にして周方向に回転可能に形成されていることを特徴とする。

本発明においては、アタッチメント部は、レーザ光を通過させる通孔を有する基台部を介してスキャナ部に装着可能に形成され、かつ基台部に対してレーザ光の光軸を中心にして周方向に回転可能に形成されているので、ワークの溶接位置に対応してスキャナ部の位置を変化させても、アタッチメント部をレーザ光の光軸を中心にして周方向に回転させることによって、ワークの溶接位置に対するレーザ光の焦点距離を変化させることなく、作業者からの表示部に対する視認性を確保することができる。また、左右対称に形成されたワークをレーザ溶接する場合、同一のレーザ溶接焦点距離測定装置を用いて、ワークの溶接位置に対するレーザ光の焦点距離を測定することもできる。

（５）（４）に記載されたレーザ溶接焦点距離測定装置において、
前記基台部は、前記スキャナ部のスキャナ本体とレーザ出力側カバー体との間に挿入固定される鍔部を備えていることを特徴とする。

本発明においては、基台部は、スキャナ部のスキャナ本体とレーザ出力側カバー体との間に挿入固定される鍔部を備えているので、スキャナ部のスキャナ本体からレーザ出力側カバー体を取り外すことなく、ワークの溶接位置に対するレーザ光の焦点距離を測定することができる。そのため、レーザ出力側カバー体を取り外す手間を省略できるとともに、心臓部であるスキャナ本体に収納されている光学系部材の損傷等も回避できる。

本発明によれば、ワークの溶接位置に対するレーザ光の焦点距離を高精度かつ簡単に測定できるとともに、１人作業でレーザ溶接装置の位置ずれ補正作業ができるレーザ溶接焦点距離測定装置を提供することができる。

本発明の実施形態に係るレーザ溶接焦点距離測定装置の模式的斜視図である。 図１に示すレーザ溶接焦点距離測定装置の上面図である。 図２に示すＡ−Ａ断面図である。 図１に示すレーザ溶接焦点距離測定装置の使用状態を表す側面図である。 図１に示すレーザ溶接焦点距離測定装置の制御ブロック図である。 図１に示すレーザ溶接焦点距離測定装置の測定方法を示すフローチャート図である。 特許文献１に記載されたレーザ溶接装置の概略構成図である。 図７に示すスキャナ部の具体的構成図である。 従来の簡易測定具を用いてワークの溶接位置とレーザ光の焦点位置との位置ずれ量を測定する方法の説明図である。 図７に示すレーザ溶接装置に図９に示す簡易測定具を適用して焦点距離の位置ずれ補正を行う方法の説明図である。

次に、本発明に係る実施形態であるレーザ溶接焦点距離測定装置について、図面を参照して詳細に説明する。はじめに、本実施形態に係るレーザ溶接焦点距離測定装置の全体構造を説明し、その後、レーザ溶接装置に本レーザ溶接焦点距離測定装置を使用して、実ワークに基づいて溶接位置に対するレーザ光の焦点距離を測定し、スキャナ部の位置ずれを補正する方法について、詳細に説明する。

＜レーザ溶接焦点距離測定装置の全体構造＞
まず、本実施形態に係るレーザ溶接焦点距離測定装置の全体構造を、図１〜図５を用いて説明する。図１に、本発明の実施形態に係るレーザ溶接焦点距離測定装置の模式的斜視図を示す。図２に、図１に示すレーザ溶接焦点距離測定装置の上面図を示す。図３に、図２に示すＡ−Ａ断面図を示す。図４に、図１に示すレーザ溶接焦点距離測定装置の使用状態を表す側面図を示す。図５に、図１に示すレーザ溶接焦点距離測定装置の制御ブロック図を示す。

図１〜図５に示すように、本実施形態に係るレーザ溶接焦点距離測定装置１０は、レーザ溶接装置２０のスキャナ部１に装着して、ワークＷの溶接位置ＷＳに対するレーザ光ＲＢの焦点距離を測定する装置である。レーザ溶接装置２０には、詳細な説明は省略するが、ワークＷにレーザ光ＲＢを照射する光学系部材を備えたスキャナ部１と、スキャナ部１をアーム部先端に取り付けた多軸ロボット装置（図示せず）と、スキャナ部１の光学系部材の動作を制御するスキャナ制御部（図示せず）と、多軸ロボット装置のアーム部等の動作を制御するロボット制御部（図示せず）とを備えている。

本レーザ溶接焦点距離測定装置１０には、ワークＷの溶接位置ＷＳに前端部２１が当接可能に形成された本尺部２と、本尺部２の前後方向Ｆ（長手方向）に沿って移動自在に形成され、その移動変位量をレーザ光の焦点距離の正寸に対する位置ずれ量として表示する表示部３１とアラーム部３２とが形成されたスライダ部３とを有するデジタルデプスゲージ４を備えている。

本尺部２の前端部２１は、ワークＷとの干渉を避けるため、先細りテーパ状に形成されている。また、本尺部２の後端部２２には、磁性部材２３（例えば、磁石）が固着されている。本尺部２には、スライダ部３の移動変位量を検出するため静電容量式のエンコーダ２４が内蔵されている。

スライダ部３には、本尺部２に対するスライダ部３の前後方向の移動変位量に対応してエンコーダ２４から出力される電気信号を検出する検出部３５と、検出部３５が検出した移動変位量を数値表示する表示部３１と、電源スイッチ３４と、レーザ光の焦点距離の正寸に対する位置ずれ量を“０”にセットする設定部３３と、位置ずれ量を“０”にセットしたときのスライダ部３の位置を記憶する記憶部３６と、移動変位量が焦点距離の規定値以内に到達したことを判定する判定部３７と、移動変位量が焦点距離の規定値以内に到達したことを判定部３７が判定したとき、本アラーム情報を発生させるアラーム部３２とを備えている。デジタルデプスゲージ４が検出できる位置精度は、例えば、±０．１ｍｍ以内である。なお、焦点距離の規定値とは、焦点距離の正寸に対する位置ずれ量の許容値を意味する。アラーム部３２から発生させる本アラーム情報には、例えば、警報ランプの点灯や警報音の発生等が該当する。

また、本レーザ溶接焦点距離測定装置１０には、レーザ光ＲＢの光軸ＢＪと隣接しかつ平行に配置されて、前端側にスライダ部３を収納し保持する収納保持部５１１が形成され、後端側に本尺部２の後端部２２が後方へ移動するのを許容する凹溝部５１２が形成された本体部５１を有し、本体部５１の後端側でスキャナ部１に装着可能に形成されたアタッチメント部５を備えている。レーザ光ＲＢの光軸ＢＪとアタッチメント部５の本体部５１との離間距離は、２〜３ｍｍ程度が好ましい。アタッチメント部５は、本体部５１と装着部５２とからなり、略Ｌ字状断面に形成されている。本体部５１と装着部５２とは、それぞれ同一幅の略矩形状に形成されている。

アタッチメント部５の本体部５１には、本尺部２の後端部２２の位置を検出するセンサ部６を装着させ、センサ部６からの検出信号によりスライダ部３の移動変位量がレーザ光の焦点距離の規定値以内に到達する以前にセンサ部６又はスライダ部３のアラーム部６２、３２から予備アラーム情報を発生させる。センサ部６の検出部６１は、本尺部２と当接しないように配置されている。

センサ部６は、例えば、非接触式の磁気センサである。この場合、本尺部２の後端部２２には、磁性部材２３（例えば、磁石）が装着されている。そのため、デジタルデプスゲージ４の本尺部２がアルミ合金等の非鉄部材であっても、本尺部２の後端部２２の位置を確実に検出することができる。

また、アタッチメント部５は、レーザ光ＲＢを通過させる通孔７１を有する基台部７を介してスキャナ部１に装着可能に形成され、かつ基台部７に対してレーザ光ＲＢの光軸ＢＪを中心にして周方向Ｒに回転可能に形成されている。また、アタッチメント部５の装着部５２には、レーザ光ＲＢを通過させる通孔５２２が形成され、レーザ光ＲＢの光軸ＢＪを軸心とする回転軸部５２１が後方に突出して形成されている。基台部７には、アタッチメント部５の回転軸部５２１を支承する軸受部７２が嵌装されている。そのため、アタッチメント部５は、基台部７に対して回転軸部５２１を中心にして周方向に回転できる。

また、基台部７には、スキャナ部１のスキャナ本体１１とレーザ出力側カバー体１２との間に挿入固定される鍔部７３を備えている。鍔部７３には、スキャナ本体１１にカラー部１１３を介して固定されたナット部１１２に係合する蝶ねじ部１３を挿通する挿通孔２３１が形成されている。蝶ねじ部１３は、レーザ出力側カバー体１２と基台部７との隙間から挿入し、ナット部１１２に締結する。また、スキャナ本体１１のレーザ光ＲＢの出口部１１１が円環凸状に形成され、基台部７の後端部７３２は、出口部１１１と摺接可能に凹状に形成されている。

＜焦点距離の測定方法＞
次に、レーザ溶接装置２０のスキャナ部１に本レーザ溶接焦点距離測定装置１０を装着して、実ワークに基づいて溶接位置に対するレーザ光の焦点距離を測定し、スキャナ部の位置ずれを補正する方法について、図６を用いて詳細に説明する。図６に、図１に示すレーザ溶接焦点距離測定装置の測定方法を示すフローチャート図を示す。

図６に示すように、はじめに、本レーザ溶接焦点距離測定装置１０をレーザ溶接装置２０のスキャナ部１に装着する（ステップ：Ｓ１）。具体的には、基台部７の鍔部７３を、スキャナ部１のスキャナ本体１１とレーザ出力側カバー体１２との間に挿入固定する。次に、設定ゲージ（図示せず）によって本尺部２の前端部２１をレーザ光の焦点距離の正寸位置に合わせ、そのときの表示部の数値を“０”にセットする（ステップ：Ｓ２）。表示部の数値を“０”にセットするの（“０”点合せ）は、デジタルデプスゲージ４の設定部３３にて行う。設定ゲージは、スキャナ部１に装着でき、レーザ光の焦点距離の正寸位置を確認できるゲージである。レーザ光ＲＢの焦点距離の調整は、スキャナ部１の光学系部材を調節して行う。

次に、レーザ溶接装置２０のスキャナ部１を仮教示位置に移動させて、本尺部２の前端部２１をワークＷの溶接位置ＷＳに当接させる（ステップ：Ｓ３）。仮教示位置とは、ワークＷの設計上の位置データ等を基にして、ワークＷの溶接位置とレーザ光ＲＢの焦点位置とが一致するように仮に教示したスキャナ部１の位置である。スキャナ部１の移動は、多軸ロボット装置の操作盤を操作して行う。このとき、デジタルデプスゲージ４の表示部３１が作業者から見やすい向きとなるように、スキャナ部１は固定した状態で、アタッチメント部５をレーザ光ＲＢの光軸ＢＪを中心に回転させてもよい。本尺部２は、ワークＷの溶接位置ＷＳに対して略垂直状に当接させることが好ましい。

次に、本尺部２の前端部２１をワークＷの溶接位置ＷＳに当接させた仮教示状態から、スライダ部３を本尺部２の前後方向Ｆに沿って移動させる（ステップ：Ｓ４）。予備アラームが鳴るまでは、スライダ部３の移動速度は高速（例えば、１〜２ｍ／ｓ程度）にしてもよい。次に、予備アラームが鳴ったら、表示部３１の移動変位量を読み、焦点距離の規定値と比較し、表示部３１の移動変位量が焦点距離の規定値以内となるように、さらに移動させる（ステップ：Ｓ５）。この時のスライダ部３の移動速度は、多軸ロボット装置のアーム部等の慣性を考慮して、低速（例えば、０．１〜０．２ｍ／ｓ程度）にさせるとよい。なお、レーザ光ＲＢの焦点距離の規定値以内とは、例えば、焦点距離の正寸±１ｍｍ以内である。

次に、本アラームが鳴ったら、レーザ溶接装置２０のスキャナ部１を即停止させる（ステップ：Ｓ６）。次に、表示部３１に表示された移動変位量の数値が、レーザ光ＲＢの焦点距離の規定値以内か否かを確認する（ステップ：Ｓ７）。そして、表示部３１に表示された移動変位量の数値が、レーザ光ＲＢの焦点距離の規定値以内であれば、その位置を実ワークに対するスキャナ部の正規位置として、レーザ溶接装置２０に操作盤を操作して再教示し、記憶させる（ステップ：Ｓ８）。

一方、表示部３１に表示された移動変位量の数値が、レーザ光ＲＢの焦点距離の規定値を超過していれば、表示部３１の移動変位量を見ながら、スキャナ部１の位置ずれを補正する（ステップ：Ｓ９）。そして、再度、表示部３１に表示された移動変位量の数値が、レーザ光ＲＢの焦点距離の規定値以内か否かを確認し（ステップ：Ｓ７）、表示部３１に表示された移動変位量の数値が、レーザ光ＲＢの焦点距離の規定値以内であれば、その位置を実ワークに対するスキャナ部の正規位置として、レーザ溶接装置２０に操作盤を操作して再教示・記憶させる（ステップ：Ｓ８）。

以上説明したステップＳ３〜Ｓ９の操作を、次の溶接位置について繰り返すことによって、実ワークのすべての溶接位置に対するレーザ光の焦点距離の位置ずれ補正を行うことができる。

＜作用効果＞
以上、詳細に説明したように、本実施形態に係るレーザ溶接焦点距離測定装置１０によれば、ワークＷの溶接位置ＷＳに前端部２１が当接可能に形成された本尺部２と、本尺部２の前後方向Ｆに沿って移動自在に形成され、その移動変位量をレーザ光ＲＢの焦点距離の正寸に対する位置ずれ量として表示する表示部３１とアラーム部３２とが形成されたスライダ部３とを有するデジタルデプスゲージ４と、レーザ光ＲＢの光軸ＢＪと隣接しかつ平行に配置されて、前端側にスライダ部３を収納し保持する収納保持部５１１が形成され、後端側に本尺部２の後端部２２が後方へ移動するのを許容する凹溝部５１２が形成された本体部５１を有し、本体部５１の後端側でスキャナ部１に装着可能に形成されたアタッチメント部５とを備え、
アラーム部３２は、表示部３１が表示する移動変位量が焦点距離の規定値以内に到達したときに、アラーム情報を発生させるので、本尺部２の前端部２１をワークＷの溶接位置ＷＳに当接した仮教示状態から、レーザ溶接装置２０のスキャナ部１を本尺部２の前後方向Ｆに沿って移動させ、アラーム部３２からアラーム情報が発生されるのを確認して、レーザ溶接装置２０のスキャナ部１の移動を停止させればよい。そのため、レーザ溶接装置２０のスキャナ部１の移動中に、デジタルデプスゲージ４の表示部３１が高精度に表示する移動変位量をいちいち目視している必要がなく、アラーム情報を受けてレーザ溶接装置２０のスキャナ部１を停止させた後に、表示部３１に表示された移動変位量がレーザ光の焦点距離の規定値以内になっているか否かを確認するだけでよい。そして、表示部３１に表示された移動変位量がレーザ光の焦点距離の規定値以内になっていれば、その位置をスキャナ部１の正規位置として再教示し、レーザ溶接装置２０のスキャナ部１の位置ずれ補正を、高精度かつ簡単に行うことができる。したがって、表示部３１の数字の読み間違い等のヒューマンエラーを低減しつつ、一人作業でレーザ溶接装置２０の位置ずれ補正作業ができる。なお、アラーム部３２から発生させるアラーム情報には、例えば、警報ランプの点灯や警報音の発生等が該当する。
よって、本実施形態によれば、ワークＷの溶接位置ＷＳに対するレーザ光ＲＢの焦点距離を高精度かつ簡単に測定できるとともに、１人作業でレーザ溶接装置２０の位置ずれ補正作業ができる。

また、本実施形態によれば、アタッチメント部５の本体部５１には、本尺部２の後端部２２の位置を検出するセンサ部６を装着させ、センサ部６からの検出信号によりスライダ部３の移動変位量が焦点距離の規定値以内に到達する以前にセンサ部６又はスライダ部３のアラーム部６２、３２から予備アラーム情報を発生させるので、レーザ溶接装置２０のスキャナ部１の移動を、予備アラーム情報が発生するまでは高速で行い、予備アラーム情報が発生した後は低速で行うことができる。そのため、スキャナ部１のオーバーランを防止しつつ、表示部３１に表示された移動変位量がレーザ光ＲＢの焦点距離の規定値以内に到達させる行為を、迅速かつ正確に行うことができる。また、スキャナ部１のオーバーランを防止できるので、操作ミスによるレーザ溶接焦点距離測定装置１０の破損等を回避できる。
その結果、ワークＷの溶接位置ＷＳに対するレーザ光ＲＢの焦点距離をより高精度かつ簡単に測定できるとともに、１人作業でレーザ溶接装置２０の位置ずれ補正作業がより一層迅速かつ正確にできる。

また、本実施形態によれば、センサ部６は、非接触式の磁気センサであって、本尺部２の後端部２２には、磁性部材２３が装着されているので、デジタルデプスゲージ４の本尺部２がアルミ合金等の非鉄部材であっても、本尺部２の後端部２２の位置を正確に検出することができる。また、センサ部６は、非接触式であるので、誤操作による破損等の恐れもない。
その結果、ワークＷの溶接位置ＷＳに対するレーザ光ＲＢの焦点距離をより高精度かつ簡単に測定でき、さらに測定装置としての耐久性を高めることもできる。

また、本実施形態によれば、アタッチメント部５は、レーザ光ＲＢを通過させる通孔７１を有する基台部７を介してスキャナ部１に装着可能に形成され、かつ基台部７に対してレーザ光ＲＢの光軸ＢＪを中心にして周方向Ｒに回転可能に形成されているので、ワークＷの溶接位置ＷＳに対応してスキャナ部１の位置を変化させても、アタッチメント部５をレーザ光ＲＢの光軸ＢＪを中心にして周方向Ｒに回転させることによって、ワークＷの溶接位置ＷＳに対するレーザ光ＲＢの焦点距離を変化させることなく、作業者からの表示部３１に対する視認性を確保することができる。また、左右対称に形成されたワークＷをレーザ溶接する場合、同一のレーザ溶接焦点距離測定装置１０を用いて、ワークＷの溶接位置ＷＳに対するレーザ光ＲＢの焦点距離を測定することもできる。

また、本実施形態によれば、基台部７は、スキャナ部１のスキャナ本体１１とレーザ出力側カバー体１２との間に挿入固定される鍔部７３を備えているので、スキャナ部１のスキャナ本体１１からレーザ出力側カバー体１２を取り外すことなく、ワークＷの溶接位置ＷＳに対するレーザ光ＲＢの焦点距離を測定することができる。そのため、レーザ出力側カバー体１２を取り外す手間を省略できるとともに、心臓部であるスキャナ本体１１に収納されている光学系部材の損傷等も回避できる。

なお、本実施形態は、本発明の要旨を変更しない範囲で変更することが可能なことは言うまでもない。
例えば、本実施形態では、アタッチメント部５は、レーザ光ＲＢを通過させる通孔７１を有する基台部７を介してスキャナ部１に装着可能に形成され、かつ基台部７に対してレーザ光ＲＢの光軸ＢＪを中心にして周方向Ｒに回転可能に形成されているが、必ずしも基台部７を介してスキャナ部１に装着可能に形成されていなくてもよい。例えば、アタッチメント部５を直接スキャナ部１に装着させてもよい。

本発明は、レーザ溶接装置のレーザ光を照射するスキャナ部に装着し、ワークの溶接位置に対するレーザ光の焦点距離を測定するレーザ溶接焦点距離測定装置として利用できる。

１ スキャナ部
２ 本尺部
３ スライダ部
４ デジタルデプスゲージ
５ アタッチメント部
６ センサ部
７ 基台部
１０ レーザ溶接焦点距離測定装置
１１ スキャナ本体
１２ レーザ出力側カバー体
２０ レーザ溶接装置
２１ 前端部
２２ 後端部
２３ 磁性部材
３１ 表示部
３２、６２ アラーム部
５１ 本体部
６１ 検出部
７１ 通孔
７３ 鍔部
５１１ 収納保持部
５１２ 凹溝部
ＲＢ レーザ光
ＢＪ 光軸
Ｗ ワーク
ＷＳ 溶接位置

Claims (5)

1. レーザ溶接装置のスキャナ部に装着して、ワークの溶接位置に対するレーザ光の焦点距離を測定するレーザ溶接焦点距離測定装置であって、
   前記ワークの溶接位置に前端部が当接可能に形成された本尺部と、前記本尺部の前後方向に沿って移動自在に形成され、その移動変位量を前記レーザ光の焦点距離の正寸に対する位置ずれ量として表示する表示部とアラーム部とが形成されたスライダ部とを有するデジタルデプスゲージと、
   前記レーザ光の光軸と隣接しかつ平行に配置されて、前端側に前記スライダ部を収納し保持する収納保持部が形成され、後端側に前記本尺部の後端部が後方へ移動するのを許容する凹溝部が形成された本体部を有し、前記本体部の後端側で前記スキャナ部に装着可能に形成されたアタッチメント部とを備え、
   前記アラーム部は、前記表示部が表示する移動変位量が前記焦点距離の規定値以内に到達したときに、アラーム情報を発生させることを特徴とするレーザ溶接焦点距離測定装置。
2. 請求項１に記載されたレーザ溶接焦点距離測定装置において、
   前記アタッチメント部の本体部には、前記本尺部の後端部の位置を検出するセンサ部を装着させ、前記センサ部からの検出信号により前記スライダ部の移動変位量が前記焦点距離の規定値以内に到達する以前に前記センサ部又は前記スライダ部のアラーム部から予備アラーム情報を発生させることを特徴とするレーザ溶接焦点距離測定装置。
3. 請求項２に記載されたレーザ溶接焦点距離測定装置において、
   前記センサ部は、非接触式の磁気センサであって、前記本尺部の後端部には、磁性部材が装着されていることを特徴とするレーザ溶接焦点距離測定装置。
4. 請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載されたレーザ溶接焦点距離測定装置において、
   前記アタッチメント部は、前記レーザ光を通過させる通孔を有する基台部を介して前記スキャナ部に装着可能に形成され、かつ前記基台部に対して前記レーザ光の光軸を中心にして周方向に回転可能に形成されていることを特徴とするレーザ溶接焦点距離測定装置。
5. 請求項４に記載されたレーザ溶接焦点距離測定装置において、
   前記基台部は、前記スキャナ部のスキャナ本体とレーザ出力側カバー体との間に挿入固定される鍔部を備えていることを特徴とするレーザ溶接焦点距離測定装置。

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