JP5878779B2 - レーザー溶着状態判定方法およびレーザー溶着状態判定装置 - Google Patents

Description

本発明は、レーザー光に対して透過性のある樹脂部材とレーザー光に対して吸収性のある樹脂部材とをレーザー溶着で接合する際の溶着状態を判定するレーザー溶着状態判定方法およびレーザー溶着状態判定装置に関する。

レーザー溶着によって樹脂部材同士を接合する方法が知られている。この方法は、レーザー光に対して透過性のある樹脂部材（以下、「透過性樹脂部材」と呼ぶ）とレーザー光に対して吸収性のある樹脂部材（以下、「吸収性樹脂部材」と呼ぶ）とを重ね、透過性樹脂部材側からレーザー光を照射することにより、吸収性樹脂部材における照射された部分を発熱・溶融させると共に、吸収性樹脂部材からの伝熱によって透過性樹脂部材も発熱・溶融させ、これによって透過性樹脂部材と吸収性樹脂部材とを溶着する方法である。

レーザー溶着の際に、透過性樹脂部材と吸収性樹脂部材との間に例えば部材の変形に起因する間隙があると、レーザー光によって発熱した吸収性樹脂部材から透過性樹脂部材に熱が十分に伝わらないために透過性樹脂部材が十分に発熱・溶融せず、溶着強度の低下や溶着位置における隙間の発生といった溶着状態の不良が発生する場合がある。溶着状態の判定方法として、レーザー溶着中に溶着位置の温度をセンサーを用いて検出し、検出された温度が所定の閾値を超える場合には溶着状態が不良であると判定する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この判定方法は、レーザー溶着の際に透過性樹脂部材と吸収性樹脂部材との間に間隙があると、間隙が無い場合と比較して、吸収性樹脂部材から透過性樹脂部材への伝熱量が低下して、結果的に吸収性樹脂部材の温度がより高くなるという知見に基づいている。

特開２００６−３４１５６３号公報 特開２００４−１７１２０号公報

レーザー溶着中の溶着位置の温度は、レーザー照射装置の出力の経時変化や溶着される樹脂部材の品質ばらつき、環境温度の変化等に起因して変動し得る。そのため、上記のような固定閾値を用いた溶着状態の判定方法では、そのような温度の変動要因の影響を受けて、実際には良好のものが不良と判定されたり実際には不良のものが良好と判定されたりする場合があり、判定精度の点で向上の余地があった。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態または適用例として実現することが可能である。
本発明の第１の形態は、レーザー光に対して透過性のある樹脂部材とレーザー光に対して吸収性のある樹脂部材とをレーザー溶着で接合する際の溶着状態を判定するレーザー溶着状態判定方法である。このレーザー溶着状態判定方法は、レーザー溶着中に溶着位置における発熱溶融によって発生する温度又は発熱量をセンサーを用いて検出する工程と、レーザー溶着期間の内の所定の有効期間における前記温度又は発熱量の変化量と変化の傾きとの少なくとも一方を算出する工程と、前記温度又は発熱量の変化量と変化の傾きとの少なくとも一方について、算出値が所定の範囲内であるか否かを判定する工程と、を備える。
溶着軌跡の一部において溶着される樹脂部材間に間隙が存在している場合には、溶着位置の温度が間隙に対応する部分で大きく上昇し、かつ、急激に変化するところ、この方法では、レーザー溶着期間の内の所定の有効期間における温度又は発熱量の変化量と変化の傾きとの少なくとも一方について、算出値が所定の範囲内であるか否かを判定するため、間隙の存在に起因する溶着状態の不良が存在するか否かの判定を行うことができる。ここで、レーザー照射装置の出力の経時変化や溶着される樹脂部材の品質ばらつき、環境温度の変化等に起因してレーザー溶着中の溶着位置の温度が変動しても、その変動の程度はレーザー溶着期間の所定の有効期間において同程度であると考えられるため、そのような温度変動は上記温度又は発熱量の変化量や変化の傾きにはほとんど影響しない。そのため、この判定方法では、上述した要因によってレーザー溶着中の溶着位置の温度が変動し得るとしても、精度良く溶着状態を判定することができる。

［適用例１］レーザー光に対して透過性のある樹脂部材とレーザー光に対して吸収性のある樹脂部材とをレーザー溶着で接合する際の溶着状態を判定するレーザー溶着状態判定方法において、
レーザー溶着中に溶着位置における温度に相関のある指標値をセンサーを用いて検出する工程と、
レーザー溶着期間の内の所定の有効期間における前記指標値の変化量と変化の傾きとの少なくとも一方を算出する工程と、
前記指標値の変化量と変化の傾きとの少なくとも一方について、算出値が所定の範囲内であるか否かを判定する工程と、を備える、レーザー溶着状態判定方法。

溶着軌跡の一部において溶着される樹脂部材間に間隙が存在している場合には、溶着位置の温度が間隙に対応する部分で大きく上昇し、かつ、急激に変化するところ、この方法では、レーザー溶着期間の内の所定の有効期間における温度相関指標値の変化量と変化の傾きとの少なくとも一方について、算出値が所定の範囲内であるか否かを判定するため、間隙の存在に起因する溶着状態の不良が存在するか否かの判定を行うことができる。ここで、レーザー照射装置の出力の経時変化や溶着される樹脂部材の品質ばらつき、環境温度の変化等に起因してレーザー溶着中の溶着位置の温度が変動しても、その変動の程度はレーザー溶着期間の所定の有効期間において同程度であると考えられるため、そのような温度変動は上記温度相関指標値の変化量や変化の傾きにはほとんど影響しない。そのため、この判定方法では、上述した要因によってレーザー溶着中の溶着位置の温度が変動し得るとしても、精度良く溶着状態を判定することができる。

［適用例２］適用例１に記載のレーザー溶着状態判定方法であって、
前記変化量は、前記有効期間における前記指標値の最大値と前記指標値から導かれる基準値との差である、レーザー溶着状態判定方法。

間隙が存在している場合には間隙に対応する部分において温度相関指標値が最大値をとる可能性が高いため、この方法では、温度相関指標値の変化量に基づき、精度良く溶着状態を判定することができる。

［適用例３］適用例２に記載のレーザー溶着状態判定方法であって、
前記基準値は、前記有効期間における前記指標値の最小値である、レーザー溶着状態判定方法。

この方法では、レーザー溶着期間の内の有効期間における温度相関指標値の変化量を適切に把握することができ、精度良く溶着状態を判定することができる。

［適用例４］適用例２に記載のレーザー溶着状態判定方法であって、
前記基準値は、前記有効期間における前記指標値の平均値である、レーザー溶着状態判定方法。

この方法では、仮に温度相関指標値が極端に小さい異常値が検出された場合でも、レーザー溶着期間の内の有効期間における温度相関指標値の変化量を適切に把握することができ、精度良く溶着状態を判定することができる。

［適用例５］適用例１ないし適用例４のいずれかに記載のレーザー溶着状態判定方法であって、
前記有効期間は、前記レーザー溶着期間から、最初の所定の期間と最後の所定の期間との少なくとも一方を除いた期間である、レーザー溶着状態判定方法。

この方法では、レーザー出力が定格に達するまでの過渡期間や、レーザー出力が遮断されるまでの過渡期間、溶着軌跡のオーバーラップ部分といった温度相関指標値が安定していないと考えられる期間を除いて判定を行うため、判定精度を一層向上させることができる。

［適用例６］適用例１ないし適用例５のいずれかに記載のレーザー溶着状態判定方法であって、さらに、
前記算出する工程の前に、前記検出された指標値に対して、異常データのマスキング処理と、ノイズ除去処理と、の少なくとも一方を実行する工程を備える、レーザー溶着状態判定方法。

この方法では、検出された温度相関指標値における異常データやノイズの影響を除外することができ、判定精度を一層向上させることができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、レーザー溶着状態の判定方法、レーザー溶着状態判定装置、レーザー溶着状態判定システム等の形態で実現することができる。

本発明の第１実施例におけるレーザー溶着システム１０の構成を示す説明図である。 レーザー溶着の概要を示す説明図である。 本実施例における溶着状態判定処理の流れを示すフローチャートである。 温度データが表す温度曲線ＣＴの一例を示す説明図である。 比較例における溶着状態の判定方法を示す説明図である。 第２実施例における溶着状態判定処理の流れを示すフローチャートである。

次に、本発明の実施の形態を実施例に基づいて以下の順序で説明する。
Ａ．第１実施例：
Ａ−１．レーザー溶着システムの構成：
Ａ−２．溶着状態判定処理：
Ｂ．第２実施例：
Ｃ．変形例：

Ａ．第１実施例：
Ａ−１．レーザー溶着システムの構成：
図１は、本発明の第１実施例におけるレーザー溶着システム１０の構成を示す説明図である。レーザー溶着システム１０は、樹脂部材同士をレーザー溶着によって接合すると共に、溶着状態を判定するシステムである。

レーザー溶着システム１０は、レーザー溶着を行うためのレーザー照射装置１２を備えている。図２は、レーザー溶着の概要を示す説明図である。レーザー溶着の際には、レーザー光ＬＡに対して透過性のある透過性樹脂部材２２とレーザー光ＬＡに対して吸収性のある吸収性樹脂部材２４とが重ね合わされ、図示しない押さえ治具によって重ね方向に沿って加圧される。この状態で、レーザー照射装置１２（図１）を溶着軌跡ＷＬと略同一の軌跡を辿る溶着予定軌跡（図示せず）に沿って各樹脂部材２２，２４に対して相対移動させつつ、透過性樹脂部材２２側からレーザー光ＬＡの照射を行う。これにより、透過性樹脂部材２２を透過したレーザー光ＬＡによって吸収性樹脂部材２４が照射され、吸収性樹脂部材２４におけるレーザー光ＬＡに照射された部分、すなわち、吸収性樹脂部材２４における透過性樹脂部材２２との境界部分が発熱・溶融する。また、吸収性樹脂部材２４からの伝熱によって透過性樹脂部材２２における吸収性樹脂部材２４との境界部分も発熱・溶融する。透過性樹脂部材２２および吸収性樹脂部材２４の溶融部分によって吸収性樹脂部材２４と透過性樹脂部材２２との境界部分を中心に溶着部２６（図１）が形成され、これにより両者が接合される。なお、図２に示す例では、溶着軌跡ＷＬは略矩形であり、溶着軌跡ＷＬの最初と最後の一部はオーバーラップしている。また、図２に示す例では、溶着軌跡ＷＬの一部において、透過性樹脂部材２２と吸収性樹脂部材２４との間に間隙ＧＡが存在している。

吸収性樹脂部材２４としては、熱可塑性を有し、レーザー光ＬＡを透過させずに吸収し得る樹脂を用いることができる。例えば、吸収性樹脂部材２４として、ポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリオキシメチレン（ＰＯＭ）、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン（ＡＢＳ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、アクリル（ＰＭＭＥ）等の樹脂材に、カーボンブラック、染料、顔料等の所定の着色材を混入したものを使用することができる。また、透過性樹脂部材２２としては、熱可塑性を有し、レーザー光ＬＡに対して所定の透過率を有する樹脂を用いることができる。例えば、透過性樹脂部材２２として、上に例示した樹脂材を使用することができる。この場合に、レーザー光ＬＡに対する所定の透過率を確保できれば、樹脂材に着色材が混入されていてもよい。また、透過性樹脂部材２２および吸収性樹脂部材２４には、ガラス繊維やカーボン繊維などの補強繊維が添加されていてもよい。また、透過性樹脂部材２２および吸収性樹脂部材２４の組み合わせとしては、互いに相溶性のあるもの同士の組み合わせであることが好ましい。

また、レーザー光ＬＡとしては、透過性樹脂部材２２の吸収スペクトルや板厚（透過長）等の関係で、透過性樹脂部材２２での透過率が所定値以上となるような波長を有する種類のレーザー光ＬＡが適宜選択される。例えば、ＹＡＧレーザー、半導体レーザー、ガラス−ネオジムレーザー、ルビーレーザー、ヘリウム−ネオンレーザー、クリプトンレーザー、アルゴンレーザー、水素レーザー、窒素レーザーを用いることができる。

レーザー溶着システム１０（図１）は、赤外線センサー１４と、センサーアンプ１６と、判定装置１８とを備える。赤外線センサー１４は、レーザー照射装置１２と一緒に各樹脂部材２２，２４に対して相対移動し、レーザー溶着中における溶着位置の温度を検出する。なお、レーザー溶着中における溶着位置の温度とは、吸収性樹脂部材２４にレーザー光ＬＡが入力された瞬間から所定時間経過後における、透過性樹脂部材２２と吸収性樹脂部材２４との溶着位置（お互いが対向する位置）における温度を意味する。なお、上記所定時間は、レーザー照射装置１２と赤外線センサー１４との位置関係と、レーザー照射装置１２および赤外線センサー１４の移動速度により定まる。この所定時間は、わずかな時間であることが好ましい。赤外線センサー１４で検出された温度を表す信号は、センサーアンプ１６における増幅を経て、判定装置１８に入力される。判定装置１８は、ＣＰＵおよびメモリを備えるコンピューターを用いて構成されており、入力された温度データを用いて、以下に説明する溶着状態判定処理を行う。なお、赤外線センサー１４およびセンサーアンプ１６は、本発明における検出部に相当し、判定装置１８は、本発明における算出部および判定部に相当する。

Ａ−２．溶着状態判定処理：
図３は、本実施例における溶着状態判定処理の流れを示すフローチャートである。溶着状態判定処理は、レーザー溶着された透過性樹脂部材２２と吸収性樹脂部材２４との間の溶着状態の良否を判定する処理であり、より具体的には、図２に示す例のように溶着軌跡ＷＬの一部において透過性樹脂部材２２と吸収性樹脂部材２４との間に間隙ＧＡが存在していることに起因する溶着状態の不良を検出する処理である。レーザー溶着の際に透過性樹脂部材２２と吸収性樹脂部材２４との間に間隙ＧＡがあると、レーザー光ＬＡによって発熱した吸収性樹脂部材２４から透過性樹脂部材２２に熱が十分に伝わらないために透過性樹脂部材２２が十分に発熱・溶融せず、溶着強度の低下や溶着位置における隙間の発生といった溶着状態の不良が発生する場合がある。このような溶着状態の不良は、溶着後の製品において、不良部分を介して異物（水やガス）が侵入し、内部の設置物（例えば電子回路）の動作に悪影響を及ぼしたり金属部分の腐食につながったりすると共に、被溶着部材が脱落するおそれもあり、好ましくない。溶着状態判定処理は、このような溶着状態の不良の有無を判定するために実行される。

最初に、判定装置１８が、赤外線センサー１４およびセンサーアンプ１６から、レーザー溶着中に検出された溶着位置の温度を表す温度データを読み込む（ステップＳ１１０）。図４は、温度データが表す温度曲線ＣＴの一例を示す説明図である。図４に示すように、本実施例では、赤外線センサー１４により、レーザー溶着開始時ｔ０から終了時ｔｅに至るまで、溶着位置の温度Ｔが連続的に検出（測定）される。

なお、図４では、図２に示す例のように溶着軌跡ＷＬの一部において透過性樹脂部材２２と吸収性樹脂部材２４との間に間隙ＧＡが存在している場合の温度曲線ＣＴの一例を実線で示している。この温度曲線ＣＴでは、レーザー溶着期間の中程で温度Ｔが他の期間より突出して高くなっているが、この温度上昇は、間隙ＧＡの存在に起因している。図４には、また、間隙ＧＡが存在しない場合の温度曲線ＣＴｘの一例を二点鎖線で示している（ただし、温度曲線ＣＴとの共通部分は図示を省略している）。この温度曲線ＣＴｘでは、温度Ｔが他の期間より突出して高くなっている期間は存在しない。

判定装置１８は、温度データの内、温度が不安定な期間のデータを破棄する（ステップＳ１２０）。具体的には、判定装置１８は、レーザー溶着期間（図４のｔ０からｔｅまでの期間）の温度データの内、最初の所定の期間（図４のｔ０からｔ１までの期間）のデータと最後の所定の期間（図４のｔ２からｔｅまでの期間）のデータとを破棄する。この最初の所定の期間はレーザー照射装置１２からのレーザー出力が定格に達するまでの過渡期間に該当し、また最後の所定の期間は溶着軌跡ＷＬのオーバーラップやレーザー照射終了によりレーザー出力が遮断されるまでの過渡期間に該当し、図４に例示するようにいずれも温度Ｔが安定していない期間である。本実施例では、判定精度の一層の向上のため、これらの期間のデータを破棄するものとしている。なお、本実施例において、レーザー溶着期間の内、上記最初の所定の期間および最後の所定の期間を除いた期間（図４のｔ１からｔ２までの期間）を、有効期間とも呼ぶ。

次に、判定装置１８は、判定精度の一層の向上のため、温度データに対して異常データのマスキング処理とローパスフィルタを用いたノイズ除去処理とを実行する（ステップＳ１３０およびＳ１４０）。これらの処理は順不同に実行可能である。なお、これらの処理は公知の方法により実行可能であるため、ここでは詳細な記載を省略する。

次に、判定装置１８は、レーザー溶着期間の内の有効期間（図４のｔ１からｔ２までの期間）における検出温度の最大値Ｔ（ｍａｘ）と最小値Ｔ（ｍｉｎ）とを抽出する（ステップＳ１５４）。次に判定装置１８は、最大値Ｔ（ｍａｘ）と最小値Ｔ（ｍｉｎ）との差ΔＴ（＝Ｔ（ｍａｘ）−Ｔ（ｍｉｎ））が、所定の閾値ΔＴ０以下であるか否かを判定する（ステップＳ１６４）。なお、差ΔＴは、レーザー溶着期間の内の有効期間における検出温度の変化量である。判定装置１８は、差ΔＴが閾値ΔＴ０以下である場合には、溶着状態は良好であると判定し（ステップＳ１７０）、差ΔＴが閾値ΔＴ０より大きい場合には、溶着状態は不良であると判定する（ステップＳ１８０）。

図４において実線で例示するように、溶着軌跡ＷＬの一部において透過性樹脂部材２２と吸収性樹脂部材２４との間に間隙ＧＡが存在している場合には、温度曲線ＣＴは間隙ＧＡに対応する部分において大きく上昇する。そのため、間隙ＧＡが存在する場合には、検出温度の最大値Ｔ（ｍａｘ）と最小値Ｔ（ｍｉｎ）との差ΔＴは比較的大きくなる。一方、図４において二点鎖線で例示するように、そのような間隙ＧＡが存在しない場合には、温度曲線ＣＴｘは部分的に極端に上昇することはない。そのため、間隙ＧＡが存在しない場合には、差ΔＴは比較的小さくなる。そのため、検出温度の最大値Ｔ（ｍａｘ）と最小値Ｔ（ｍｉｎ）との差ΔＴが閾値ΔＴ０以下であるか否かを判定することによって、間隙ＧＡの存在に起因する溶着状態の不良が存在するか否かの判定を行うことができる。

図５は、比較例における溶着状態の判定方法を示す説明図である。比較例における溶着状態の判定方法は、温度曲線ＣＴ全体が所定の閾値Ｔｔｈ以下であるか否かを判定することにより、溶着状態の良否を判定する方法である。ここで、レーザー溶着中の溶着位置の温度は、レーザー照射装置１２の出力の経時変化や樹脂部材２２，２４の品質ばらつき、環境温度の変化等に起因して変動し得る。そのため、溶着位置の温度検出結果は、例えば図５の温度曲線ＣＴ（１）のようになったり、温度曲線ＣＴ（２）のようになったりする可能性がある。ここで、閾値Ｔｔｈを図５のＴｔｈ（１）のように大きめに設定すると、透過性樹脂部材２２と吸収性樹脂部材２４との間に間隙ＧＡが存在しているときに、温度検出結果が温度曲線ＣＴ（１）のようであった場合には、温度曲線ＣＴ（１）が閾値Ｔｔｈ（１）を超える部分があるために溶着状態は不良であると判定されるが、温度曲線ＣＴ（２）のようであった場合には、温度曲線ＣＴ（２）が閾値Ｔｔｈ（１）を超える部分がないために溶着状態は良好であると誤判定されてしまう。反対に、閾値Ｔｔｈを図５のＴｔｈ（２）のように小さめに設定すると、間隙ＧＡが存在しないときに、温度検出結果が温度曲線ＣＴｘ（２）（ＣＴ（２）との重複部分を含む）のようであった場合には、温度曲線ＣＴｘ（２）が閾値Ｔｔｈ（２）を超える部分がないために溶着状態は良好であると判定されるが、温度曲線ＣＴｘ（１）（ＣＴ（１）との重複部分を含む）のようであった場合には、温度曲線ＣＴｘ（１）が閾値Ｔｔｈ（２）を超える部分があるために溶着状態は不良であると誤判定されてしまう。このように、温度曲線ＣＴ全体が所定の閾値Ｔｔｈ以下であるか否かを判定することにより溶着状態の良否を判定する比較例の方法では、判定精度の点で向上の余地がある。

これに対し、本実施例の判定方法では、レーザー溶着期間の内の有効期間における検出温度の変化量、すなわち、最大値Ｔ（ｍａｘ）と最小値Ｔ（ｍｉｎ）との差ΔＴが閾値ΔＴ０以下であるか否かを判定することによって溶着状態の良否を判定する。上述した要因によってレーザー溶着中の溶着位置の温度が変動しても、その変動の程度はレーザー溶着期間の有効期間において同程度であると考えられるため、そのような温度変動は、差ΔＴにはほとんど影響しない。従って、本実施例の判定方法では、上述した要因によってレーザー溶着中の溶着位置の温度が変動し得るとしても、精度良く溶着状態を判定することができる。これにより、例えば、レーザー溶着後に溶着部が被溶着部材によって覆われて目視できない場合でも、特別な設備を追加することなく、非破壊で溶着状態を精度良く判定することができ、不良品が出荷されたり、反対に良品が不良と判定されて歩留まりが低下したりすることを防止できる。

なお、本実施例の判定方法は、レーザー溶着期間の有効期間における検出温度の変化量を用いて判定を行うため、溶着軌跡ＷＬの略全体にわたって精度良く溶着状態の判定を行うことができる。従って、本実施例の判定方法は、被溶着部材同士の位置関係が一意に決まらない場合（例えば円筒形部材や正方形平面を有する部材である場合）や、レーザー照射の開始位置と被溶着部材の位置との関係が一意に決まらない場合にも好適である。

Ｂ．第２実施例：
図６は、第２実施例における溶着状態判定処理の流れを示すフローチャートである。第２実施例における溶着状態判定処理において、温度データの読み込み（ステップＳ１１０）からノイズ除去処理（ステップＳ１４０）までの処理内容は図３に示した第１実施例と同様であるため、ここでは説明を省略する。以下、第１実施例とは異なるそれ以降の処理内容について説明する。

判定装置１８は、レーザー溶着期間の内の有効期間（図４のｔ１からｔ２までの期間）における検出温度を微分して、温度の変化率（変化の傾き）Ｒを算出する（ステップＳ１５６）。次に判定装置１８は、変化率の最大値Ｒ（ｍａｘ）が所定の閾値Ｒ０（１）以下であるか否かを判定する（ステップＳ１６６）。判定装置１８は、変化率の最大値Ｒ（ｍａｘ）が所定の閾値Ｒ０（１）より大きい場合には、溶着状態は不良であると判定する（ステップＳ１８０）。一方、変化率の最大値Ｒ（ｍａｘ）が所定の閾値Ｒ０（１）以下である場合には、判定装置１８は、さらに、変化率の最小値Ｒ（ｍｉｎ）が所定の閾値Ｒ０（２）以上であるか否かを判定する（ステップＳ１６８）。判定装置１８は、変化率の最小値Ｒ（ｍｉｎ）が所定の閾値Ｒ０（２）より小さい場合には、溶着状態は不良であると判定し（ステップＳ１８０）、変化率の最小値Ｒ（ｍｉｎ）が所定の閾値Ｒ０（２）以上である場合には、溶着状態は良好であると判定する（ステップＳ１７０）。なお、所定の閾値Ｒ０（１）は、変化率Rの最大許容閾値であり、所定の閾値Ｒ０（２）は、変化率Rの最小許容閾値である。

溶着軌跡ＷＬの一部において透過性樹脂部材２２と吸収性樹脂部材２４との間に間隙ＧＡが存在している場合には、検出温度は間隙ＧＡに対応する部分において急激に大きくなるか、あるいは急激に小さくなるため、検出温度の変化率Ｒは突出して大きくあるいは小さくなる。一方、そのような間隙ＧＡが存在しない場合には、検出温度の変化は比較的緩やかであるため、検出温度の変化率Ｒは突出して大きくなったり小さくなったりする可能性は低い。また、上述した要因によってレーザー溶着中の溶着位置の温度が変動しても、その変動の程度はレーザー溶着期間の有効期間において同程度であると考えられるため、そのような温度変動は、変化率Ｒにはほとんど影響しない。そのため、検出温度の変化率Ｒの最大値Ｒ（ｍａｘ）が閾値Ｒ０（１）以下であるか否かの判定、および、変化率Ｒの最小値Ｒ（ｍｉｎ）が閾値Ｒ０（２）以上であるか否かの判定によって、間隙ＧＡの存在に起因する溶着状態の不良が存在するか否かの判定を精度良く行うことができる。

Ｃ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。

上記実施例におけるレーザー溶着システム１０の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施例では、溶着位置の温度検出のために赤外線センサー１４を用いるとしているが、赤外線センサー１４以外の他の温度センサーを用いるとしてもよい。また、センサーアンプ１６は適宜、省略可能である。

また、上記実施例では、レーザー溶着中に溶着位置の温度をセンサーを用いて検出するとしているが、溶着位置の温度に相関する他の指標値（例えば発熱量）を当該指標値を検出可能なセンサーを用いて検出するとしてもよい。

また、上記実施例では、温度データの内、温度が不安定な期間（レーザー溶着期間における最初の所定の期間および最後の所定の期間）のデータを破棄するものとしているが、この期間の一方または両方のデータは必ずしも破棄する必要はない。なお、最初の所定の期間の温度データの破棄を行わない場合には、図４のｔ０からｔ２までの期間が有効期間となり、最後の所定の期間の温度データの破棄を行わない場合には、図４のｔ１からｔｅまでの期間が有効期間となり、最初の所定の期間および最後の所定の期間の温度データの破棄を行わない場合には、レーザー溶着期間（図４のｔ０からｔｅまでの期間）自体が有効期間となる。また、上記実施例では、温度データに対して異常データのマスキング処理とローパスフィルタを用いたノイズ除去処理とを実行するものとしているが、これらの処理の一方または両方を実行しないとしてもよい。

また、上記実施例では、溶着軌跡ＷＬが略矩形であるとしているが、本発明は、溶着軌跡ＷＬが略矩形以外（例えば円形や直線形状）である場合にも適用可能である。

また、上記実施例では、レーザー溶着期間の有効期間における検出温度の変化量として、最大値Ｔ（ｍａｘ）と最小値Ｔ（ｍｉｎ）との差ΔＴを用いているが、変化量として、最大値Ｔ（ｍａｘ）と有効期間における検出温度から導かれる他の基準値との差を用いることも可能である。変化量として、最大値Ｔ（ｍａｘ）と当該他の基準値との差を用いても、上記実施例と同様に、精度良く溶着状態を判定することができる。また、このようにすれば、仮に極端に低い異常温度値が検出された場合でも、検出温度の変化量を適切に把握することができる。このような他の基準値としては、例えば、有効期間における検出温度の平均値が挙げられる。

また、上記第１実施例では検出温度の変化量ΔＴを用いて溶着状態の判定を行い、上記第２実施例では検出温度の変化の傾きＲを用いて溶着状態の判定を行うとしているが、これらを組み合わせて、変化量ΔＴと変化の傾きＲとの両方を用いて溶着状態の判定を行うとしてもよい。

１０…レーザー溶着システム
１２…レーザー照射装置
１４…赤外線センサー
１６…センサーアンプ
１８…判定装置
２２…透過性樹脂部材
２４…吸収性樹脂部材
２６…溶着部

Claims (7)

1. レーザー光に対して透過性のある樹脂部材とレーザー光に対して吸収性のある樹脂部材とをレーザー溶着で接合する際の溶着状態を判定するレーザー溶着状態判定方法において、
   レーザー溶着中に溶着位置における発熱溶融によって発生する温度又は発熱量をセンサーを用いて検出する工程と、
   レーザー溶着期間の内の所定の有効期間における前記温度又は発熱量の変化量と変化の傾きとの少なくとも一方を算出する工程と、
   前記温度又は発熱量の変化量と変化の傾きとの少なくとも一方について、算出値が所定の範囲内であるか否かを判定する工程と、を備える、レーザー溶着状態判定方法。
2. 請求項１に記載のレーザー溶着状態判定方法であって、
   前記変化量は、前記有効期間における前記温度又は発熱量の最大値と前記温度又は発熱量から導かれる基準値との差である、レーザー溶着状態判定方法。
3. 請求項２に記載のレーザー溶着状態判定方法であって、
   前記基準値は、前記有効期間における前記温度又は発熱量の最小値である、レーザー溶着状態判定方法。
4. 請求項２に記載のレーザー溶着状態判定方法であって、
   前記基準値は、前記有効期間における前記温度又は発熱量の平均値である、レーザー溶着状態判定方法。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のレーザー溶着状態判定方法であって、
   前記有効期間は、前記レーザー溶着期間から、最初の所定の期間と最後の所定の期間との少なくとも一方を除いた期間である、レーザー溶着状態判定方法。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のレーザー溶着状態判定方法であって、さらに、
   前記算出する工程の前に、前記検出された温度又は発熱量に対して、異常データのマスキング処理と、ノイズ除去処理と、の少なくとも一方を実行する工程を備える、レーザー溶着状態判定方法。
7. レーザー光に対して透過性のある樹脂部材とレーザー光に対して吸収性のある樹脂部材とをレーザー溶着で接合する際の溶着状態を判定するレーザー溶着状態判定装置において、
   レーザー溶着中に溶着位置における発熱溶融によって発生する温度又は発熱量をセンサーを用いて検出する検出部と、
   レーザー溶着期間の内の有効期間における前記温度又は発熱量の変化量と変化の傾きとの少なくとも一方を算出する算出部と、
   前記温度又は発熱量の変化量と変化の傾きとの少なくとも一方について、算出値が所定の範囲内であるか否かを判定する判定部と、を備える、レーザー溶着状態判定装置。

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