JP6986964B2 - 溶接用センサ装置 - Google Patents

Description

本発明は、ワークの溶接を行うに好適な溶接用センサ装置に関する。

従来から、開先形状を有した一対の鉄板などのワークに対して、アーク溶接などにより突合せ溶接などの溶接を行う際には、溶接トーチをワーク（突き合わせた開先形状の部分）に近づける。この状態で、溶接トーチから送られる溶接用ワイヤの先端と、ワークとの間に電圧を印加することにより、これらの間にアークを発生させる。これにより、溶接用ワイヤが溶融するとともに、ワークが加熱されて溶融し、ワーク同士の溶接を行うことができる。

溶接を行う際には、溶接トーチとワークとの距離、または、ワークの形状は、ワークの溶接の品質に影響する。このような点から、例えば、特許文献１には、ワークの形状を測定する溶接用センサ装置が提案されている。

特許文献１に示す溶接用センサ装置は、レーザ光を投光する投光部と、ワークの表面から反射したレーザ光を検出する検出部と、を備え、検出されたレーザ光から、ワークの形状を測定している。投光部と検出部とは、ハウジング（ケース本体）と保護カバーとで構成された収容ケース（収容部）に収容されている。保護カバーには、溶接時に発生するワークからのスパッタを遮蔽する遮蔽部が形成されている。

特開２００４−１９５５０２号公報

ここで、特許文献１の溶接用センサ装置によれば、溶接部からセンサユニットが収容された収容部に向かう輻射熱を、遮蔽部により遮蔽することができるため、輻射熱に起因したセンサユニットの加熱を低減することができる。

しかしながら、たとえば、連続して長時間溶接を行う場合、溶接部からの輻射熱が遮蔽部に連続して入熱されることがある。この他にも、たとえば、これまでよりも板厚が厚い被溶接部材同士を溶接する場合、溶接部に入熱されるエネルギをこれまでよりも高く設定されることもある。これらの場合には、溶接部から遮蔽部に入熱される輻射熱のエネルギが、これまで以上に大きくなり、結果として、遮蔽部の熱が収容部に伝わり、センサユニットが想定以上に加熱されてしまうことがある。

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、溶接時にワークからセンサユニットに向かう輻射熱が、遮蔽部からセンサユニットを収容する収容部に伝導することを低減することができる溶接用センサ装置を提供することにある。

前記課題を鑑みて、本発明に係る溶接用センサ装置は、溶接されるワークの状態または前記ワークまでの距離を測定するセンサユニットと、前記センサユニットを収容する収容部と、前記ワークの溶接時に発生する輻射熱のうち、前記収容部に向かう輻射熱を遮蔽する遮蔽部と、を有した収容体と、を少なくとも備えた、溶接用センサ装置であって、前記ワークが溶接される側の表面を前記遮蔽部の表側表面とし、その反対側を裏側表面としたときに、前記遮蔽部の裏側表面の放熱面積は、前記表側表面の放熱面積よりも大きいことを特徴とする。

本発明によれば、溶接用センサ装置の収容体が、遮蔽部を備えることにより、ワークの溶接時に発生する輻射熱のうち、収容部に向かう輻射熱を、遮蔽部で遮蔽することができる。これの結果、この輻射熱により、収容部に収容されたセンサユニットが加熱されることを抑えることができる。

さらに、本発明では、遮蔽部の裏側表面の放熱面積は、表側表面の放熱面積よりも大きいため、遮蔽部に入熱された熱は、遮蔽部から、ワークが溶接されている側とは反対側に放熱される。これにより、輻射熱により入熱された熱が、収容部に収容されたセンサユニットに伝達されることを抑えることができる。ここで、本発明でいう「裏側表面（表側表面）の放熱面積」とは、裏側（表側）において、遮蔽部が実質的に露出している表面の面積のことである。

ここで、遮蔽部の裏側表面の放熱面積が、表側表面の放熱面積よりも大きければ、裏側表面の形状は特に限定されないが、より好ましい態様としては、前記裏側表面には、複数の凹部または凸部が形成されている。この態様によれば、裏側表面に、複数の凹部または凸部が形成されているため、凹部または凸部を形成する側壁面からも熱を効率的に放熱することができる。

さらに、この他の好ましい態様として、前記遮蔽部は、前記遮蔽部の表側表面を形成する板状部材と、前記板状部材に積層され、前記遮蔽部の裏側表面の一部を形成する網状部材と、を備える。

この態様によれば、網状部材を積層することにより、網状部材を構成する素線により、板状部材の裏側表面のうち、網状部材から露出した部分の表面と、網状部材を構成する素線の表面により、遮蔽部の裏側表面の放熱面積を増大させることができる。また、この態様では、網状部材を準備して、板状部材に配置することにより、放熱面積の大きい裏側表面を有した遮蔽部を得ることができる。

さらに、このような網状部材は、１枚の網材からなるもの、または複数の網材を積層したものからなるもののいずれであってもよい。しかしながら、より好ましい態様としては、前記網状部材は、厚さ方向に沿って、複数の網材を積層した構造であり、前記遮蔽部の裏側に位置する網材の網目の大きさは、前記遮蔽部の表側に位置する網材の網目の大きさよりも大きい。

この態様によれば、各網材において、遮蔽部の裏側に位置する網材の網目の大きさは、遮蔽部の表側に位置する網材の網目の大きさよりも大きいので、網状部材は、フラクタル構造に近い構造となる。したがって、遮蔽部の表側表面から入熱された熱は、同じ構造の網材を積層した場合に比べて裏側に、放熱し易い。なお、「遮蔽部の裏側に位置する網材の網目の大きさは、遮蔽部の表側に位置する網材の網目の大きさよりも大きい」とは、たとえば、網材の素線が配向されている場合には、「遮蔽部の裏側に位置する網材素線の間隔が、遮蔽部の表側に位置する網材の間隔よりも大きい」ことをいう。

より好ましくは、前記網材は、金属製の素線が織り込まれた部材である。この態様によれば、金属製の素線が織り込まれた網材は、素線が等ピッチで配列された規則性を有した構造となるため、よりフラクタル構造に近くなり、放熱性を高めることができる。

さらに好ましい態様としては、前記遮蔽部は、金属材料またはセラミックス材料からなる多孔質体であり、前記遮蔽部は、複数の層から形成されており、裏側に形成された層の空隙率は、表側に形成された層の空隙率に比べて高い。この態様によれば、各層において、表側の層の空隙率に比べて裏側の層の空隙率が高いため、遮蔽部の裏側表面の実質的な表面積は大きい。したがって、遮蔽部に入熱された熱を、遮蔽部から、ワークが溶接されている側とは反対側に積極的に放熱させることができる。

本発明によれば、溶接時にワークからセンサユニットに向かう輻射熱が、遮蔽部からセンサユニットを収容する収容部に伝導することを低減することができる。

本発明の第１実施形態に係る溶接装置に取付けられた状態の溶接用センサ装置の模式的側面図である。 図１に示す溶接用センサ装置を一方側から視た模式的斜視図である。 図１に示す溶接用センサ装置を他方側から視た模式的斜視図である。 図１に示す溶接用センサ装置の模式的側面図である。 図２に示す溶接用センサ装置の遮蔽部材と保護カバーとの模式的分解斜視図である。 図１に示す遮蔽部材を他方側から視た模式的斜視図である。 第１実施形態の変形例に係る遮蔽部材の模式的斜視図である。 第１実施形態の変形例に係る遮蔽部材の模式的斜視図である。 第１実施形態の変形例に係る遮蔽部材の模式的斜視図である。 第２実施形態に係る遮蔽部材を他方側から視た模式的斜視図である。 第２実施形態に係る遮蔽部材の模式的分解斜視図である。 第２実施形態の変形例に係る遮蔽部材の模式的分解斜視図である。 （ａ）は第３実施形態の変形例に係る遮蔽部材の模式的分解斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）に示す遮蔽部材の断面図である。

以下に、本発明の実施形態に係る溶接用センサ装置（以下、センサ装置という）を図１〜図１３を参照しながら詳述する。

＜第１実施形態＞
以下に図１〜図６を参照して、第１実施形態に係るセンサ装置１を説明する。
１．センサ装置１の取付け状態とセンサ装置１の全体構成について
図１に示すように、本実施形態に係るセンサ装置１は、取付け用治具８を介して、溶接装置９に取付けられている。溶接装置９の溶接トーチ９１には、溶接用ワイヤ９３が供給され、溶接の際には、溶接トーチ９１から送られる溶接用ワイヤ９３の先端と、ワークＷとの間に電圧を印加することにより、これらの間にアークＡを発生させる。これにより、溶接用ワイヤ９３が溶融するとともに、ワークＷに溶融池Ｐが生成され、ワークＷの溶接を行うことができる。ワークＷに溶融池Ｐを形成しつつ、図１に示す矢印の方向に溶接装置９が移動し、ワークＷ同士に溶接部（ビード）Ｂを形成する。なお、図１では、便宜的にワークＷを１つのワークとして描いているが、２つ以上のワーク同士に対して突合せ溶接、すみ肉溶接、重ね溶接等するものであり、溶接方法は、特に限定されるものではない。また、本実施形態では、ワーク同士の溶接を溶接用ワイヤを用いたアーク溶接に特定しているが、この他にも、たとえば、ＴＩＧ溶接、電子ビーム溶接、レーザビーム溶接、ガス溶接等の他の溶接であってもよい。

溶接装置９により、ワークＷに対して安定した溶接を行うためには、溶接トーチ９１とワークＷとの距離または、ワークＷの形状を、測定することは重要である。そこで、本実施形態では、その一例としてセンサ装置１で、ワークＷとの形状またはワークＷまでの距離を測定する。

図１に示すように、本実施形態に係るセンサ装置（センサヘッド）１は、センサユニット２と、センサユニット２を収容する収容体３Ａとを備えている。本実施形態では、収容体３Ａは、保護カバー４０を備えた収容ケース（収容部）３と、収容ケース３に取付けられた遮蔽部材（遮蔽部）５と、を備えている。本実施形態では、収容ケース３と、遮蔽部材５とは、分離可能な部材であるが、これらが一体化した構造であってもよい。なお、これらの構成は、後述する第２および第３実施形態に係る溶接装置も同様である。

２．センサユニット２について
センサユニット２は、検出されたレーザ光（検出光）Ｌ２により、ワークＷの形状または（センサユニット２から）ワークＷまでの距離を測定するための装置である。本実施形態では、センサユニット２は、その一例として、溶接されるワークＷの表面にレーザ光Ｌ１を投光する投光部２１と、ワークの表面から反射したレーザ光Ｌ２を検出する検出部２２と、を備えている。投光部２１は、レーザ光を発生させるレーザ光源２１ｂと、レーザ光源２１ｂから発生したレーザ光Ｌ１を、ワークＷに投光（投射）する投光装置（光学系）２１ａと、を備えている。

検出部２２は、投光装置２１ａから投光されたレーザ光Ｌ１が、ワークＷの表面から反射したレーザ光Ｌ２を受光する受光装置（光学系）２２ａと、受光装置２２ａから送られたレーザ光Ｌ２を検出する検出装置２２ｂと、を備えている。受光装置２２ａは、検出装置２２ｂに受光したレーザ光Ｌ２を送り、検出装置２２ｂは、例えば撮像装置（カメラ）であり、レーザ光Ｌ２を検出し、検出したレーザ光Ｌ２のデータを、センサ装置外部またはセンサ装置内部の画像処理装置（図示せず）に送信する。画像処理装置では、ワークＷの形状（状態）またはセンサユニット２（具体的にはレーザ光源２１ｂ）からワークＷまでの距離が測定され、例えば、測定された距離から、溶接トーチ９１とワークＷとの距離が換算される。

なお、本実施形態では、センサユニットの一例として、投光部２１と検出部２２とを備えたセンサユニット２を示したが、例えば、投光部を別ユニットとして、これを溶接用センサ装置１の外部に設け、センサユニット２の投光部２１を省略してもよい。

また、本実施形態では、センサユニット２は、レーザ光Ｌ１、Ｌ２を利用して、ワークＷの状態（形状）または検出部２２からワークＷまでの距離を測定したが、例えば、レーザ光を利用せず、溶接時にワークＷの例えば溶融池Ｐから発生した光、または、外部の光源等からワークＷに反射した光を検出光として検出してもよい。この場合も、本実施形態で示した、センサユニット２の投光部２１が省略され、検出部は、ワークＷの表面に向かう検出光を受光する受光装置（光学系）と、受光装置から送られた検出光を検出する撮像装置（カメラ）とを少なくとも備えればよい。溶接用センサ装置１は、投光部２１を有しないので、投光用の各部位を省略することができる。検出した検出光のデータは、センサ装置外部またはセンサ装置内部の画像処理装置（図示せず）に送信され、ワークＷの状態（例えば溶融池Ｐの溶融状態等）を測定することができる。この測定したワークＷの状態から、溶接時の溶接トーチ９１から送られる溶接用ワイヤ９３の先端と、ワークＷとの間に印加される電圧を制御してもよい。その他にも、センサユニットが、超音波または電磁波を利用して、溶接されるワークＷの状態またはワークＷまでの距離を測定してもよい。なお、これらの構成は、後述する第２および第３実施形態に係る溶接装置も同じである。

３．収容ケース３について
図１および図４に示すように、収容ケース３は、センサユニット２を収容するとともに、投光部２１から発するレーザ光Ｌ１および検出部２２へ向かうレーザ光Ｌ２が通過するように構成されている。レーザ光Ｌ１およびＬ２を透過させることができれば、例えば、開口した状態のものであってもよく、この開口した部分に、レーザ光Ｌ１およびＬ２が透過可能な材料（例えば、透明な樹脂またはガラスなど）が覆われていてもよい。本実施形態では、収容ケース３は、ケース本体３０と、保護カバー４０と、を備えている。

３−１．ケース本体３０について
本実施形態では、ケース本体３０は、センサユニット２を収容するための組立体である。図２および図３に示すように、ケース本体３０は、センサユニット２を収容する凹部（図示せず）を有した筐体３１の両側に、カバー３２ａ、３２ｂがネジなどの締結具７１を介して被着されている。なお、図２〜４では、センサ装置１の表面うち、溶接装置９が配置される側の表面を表側表面３０ａとし、その反対側を裏側表面３０ｂとして表している。

図４に示すように、ケース本体３０には、保護カバー４０に連通するパージ用の第１ガス流路３５が形成されている。第１ガス流路３５に供給される気体としては、エア（大気）、ヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス、および、これらの気体を混合した気体等を挙げることができる。ここで、溶接時にセンサ装置１の後述する第１および第２放出口４２、４３からパージエアを放出し、センサ装置１を冷却することができ、ワークＷの溶接部に対し化学的に安定した気体であることがより好ましく、たとえば、溶接用のシールドガスの供給源（図示せず）からの気体を利用してもよい。

ケース本体３０の上面には、センサユニット２からの検出信号の出力等を行うための接続端子３７ａ、センサユニット２に向かう電力の供給、および、センサユニット２への制御信号の入力等を行うための接続端子３７ｂが、設けられている。さらに、ケース本体３０の上面には、第１ガス流路３５を介して保護カバー４０に気体を供給するガス供給口３７ｅと、が設けられている。この他にも、センサユニット２の電源のＯＮ，ＯＦＦ等の状態を表示するランプ３７ｄが設けられている。

３−２．保護カバー４０について
図２〜４に示すように、保護カバー４０は、収容ケース３の一部を構成するものである。保護カバー４０は、例えば、金属材料または樹脂材料からなり、ケース本体３０の底面側からネジなどの締結具７４により取付けられている。保護カバー４０は、ケース本体３０に取付けることにより、第１ガス流路３５に連通した第２ガス流路４５が形成されており、第２ガス流路４５には、第１放出口４２および第２放出口４３が形成されている。

第１放出口４２は、第２ガス流路４５からの気体が放出されるとともに、投光装置２１ａから投光されたレーザ光Ｌ１が通過する位置に形成されている。第１放出口４２の下流には、第２放出口４３がさらに形成されており、第２放出口４３は、第２ガス流路４５から気体が放出されるとともに、受光装置２２ａから投光されたレーザ光Ｌ２が通過する位置に形成されている。第２放出口４３は、後述する遮蔽部材５の裏側表面５０ｂに、放出された気体が吹き付けられるように形成されている。これにより、遮蔽部材５の放熱性を高めることができる。

さらに、図５に示すように、保護カバー４０には、後述する遮蔽部材５を取り付けるための第１取付け部４７が形成されており、第１取付け部４７には、シャフト（取付け具）７３を挿通する貫通孔４７ａが形成されている。さらに、第１取付け部４７には、レーザ光Ｌ１、Ｌ２等に対して適切な角度で、遮蔽部材５を保護カバー４０に取付けるための設置面４７ｂが形成されている。

４．遮蔽部材５について
図１〜４に示すように、センサ装置１を構成する遮蔽部材５は、ワークＷの溶接時に発生する輻射熱のうち、収容ケース３の下方側（具体的には、第１および第２放出口４２、４３）に向かう輻射熱Ｈを遮蔽している。遮蔽部材５は、溶融池Ｐから飛散して、収容ケース３の下方側の表面に向かうスパッタＳを遮蔽している。遮蔽部材５は、収容ケース３からワークＷ側に向かって延在した板状本体５１を備えている。

ここで、図５および図６に示すように、ワークＷが溶接される側を遮蔽部材５の表側とし、その反対側を裏側としたときに、遮蔽部材５の裏側表面５０ｂには、保護カバー４０に取付けるための一対の第２取付け部５７、５７が形成されている。遮蔽部材５を保護カバー４０に取付けた状態で、保護カバー４０の第１取付け部４７は、遮蔽部材５の２つの第２取付け部５７、５７の間に配置される。

第２取付け部５７には、シャフト７３を挿通する貫通孔５７ａが形成されている。ここで、２つの第２取付け部５７、５７の間に、第１取付け部４７が配置され、かつ、設置面４７ｂに遮蔽部材５を設置した状態で、第１取付け部４７の貫通孔４７ａと、第２取付け部５７の貫通孔５７ａとが繋がり、１つの貫通孔となる。これにより、シャフト７３を、第１取付け部４７の貫通孔４７ａと、第２取付け部５７の貫通孔５７ａとに、遮蔽部材５の幅方向（横方向）から、挿通することができる。この結果、シャフト７３の頭部７３ｃと、ネジ体７３ｂの頭部７３ｄで挟み込み、遮蔽部材５を保護カバー４０に取付けることができる。

本実施形態では、遮蔽部材５は、樹脂材料、金属材料、またはセラミックス材料からなり、７００℃以上の耐熱温度（少なくとも融点）を有している材料からなることが好ましく、７００℃以上でも機械的強度が低下し難い材料がより好ましい。

たとえば、樹脂材料としては、たとえば、熱硬化性樹脂が好ましく、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂などを挙げることができる。金属材料としては、鋳鉄、鋼、アルミニウム、銅、または、黄銅などを挙げることができる。セラミックス材料としては、アルミナ、イットリア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、コージライト、サーメット、ステタイト、ムライト、窒化アルミニウム、またはサファイア等を挙げることができる。

図６に示すように、本実施形態では、ワークＷが溶接される側の表面を遮蔽部材５の表側表面５０ａとし、その反対側を裏側表面５０ｂとしたときに、遮蔽部材５の裏側表面５０ｂの放熱面積は、表側表面５０ａの放熱面積よりも大きい。具体的には、裏側表面５０ｂには、遮蔽部材５が取付けられた収容ケース３側にある基端から、遮蔽部材５が延在する方向に沿って、複数（具体的には６本）の凸条５２が形成されている。

本実施形態では、センサ装置１の収容体３Ａが、遮蔽部材５を備えることにより、ワークＷの溶接時に発生する輻射熱のうち、収容ケース３に向かう輻射熱を、遮蔽部材５で遮蔽することができる。これにより、この輻射熱により、収容ケース３に収容されたセンサユニット２が加熱されることを抑えることができる。特に、遮蔽部材５がセラミックス材料からなる場合、遮蔽部材５の耐熱性を確保することができる。

さらに、本実施形態では、裏側表面５０ｂの凸条５２を設けることにより、遮蔽部材５の裏側表面５０ｂの放熱面積は、表側表面５０ａの放熱面積よりも大きい。すなわち、裏側表面５０ｂは、表側表面５０ａに比べて実質的な表面積が大きいので、遮蔽部材５に入熱された熱は、遮蔽部材５から、ワークＷが溶接されている側とは反対側に放熱される。この放出された熱は、第１放出口４２および第２放出口４３から放出される気体を冷却媒体として吸熱される。このようにして、輻射熱により入熱された熱が、収容ケース３に収容されたセンサユニット２に伝達されることを抑えることができる。

このような遮蔽部材５は、例えば、上述した材料のバルク材から機械加工により製造してもよく、例えば、その材料が樹脂材料の場合には、射出により成形してもよい。遮蔽部材５の材料が、金属材料またはセラミックス材料である場合には、これらの粉末を焼結することにより製造することができる。

上述した実施形態では、遮蔽部材５の裏側表面５０ｂに複数の凸条５２を形成したが、例えば、図７に示すように、遮蔽部材５の裏側表面５０ｂに複数の突起５２Ａを形成してもよい。この場合には、遮蔽部材５の裏側表面５０ｂの放熱面積を、図６の場合に比べてよりも大きくすることができるため、遮蔽部材５に入熱されたより多くの熱を、遮蔽部材５からワークが溶接されている側とは反対側に放熱させることができる。

さらに、図８に示すように、遮蔽部材５の裏側表面５０ｂに、遮蔽部材５が取付けられた収容ケース３側にある基端から、遮蔽部材５が延在する方向に沿って、複数の凹溝５３を形成してもよい。この場合であっても、凹溝５３を設けることにより、遮蔽部材５の裏側表面５０ｂの放熱面積を、表側表面５０ａの放熱面積よりも大きくすることができる。この結果、遮蔽部材５に入熱された熱を、遮蔽部材５から、ワークＷが溶接されている側とは反対側に積極的に放熱することができる。さらに、図９に示すように、遮蔽部材５の裏側表面５０ｂに、複数の凹部５３Ａを設けてもよい。

＜第２実施形態＞
以下に図１０〜図１２を参照して、第２実施形態に係るセンサ装置１を説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態に対して、遮蔽部材５の構造のみが、相違するので、その他の構成は、同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。

図１０および図１１に示すように、本実施形態では、遮蔽部材５は、遮蔽部材５の表側表面５０ａを形成する板状部材５０と、板状部材５０に積層され、遮蔽部材５の裏側表面５０ｂの一部を形成する網状部材５４と、を備える。板状部材５０は、第１実施形態で示した遮蔽部材５に相当するものであり、第１実施形態の遮蔽部材５と相違する点は、裏側表面５０ｂは、凸条等がなく平坦な表面である。

網状部材５４は、複数の素線５４ａにより織り込まれた部材であり、素線５４ａが交差する（具体的には直交する）ように、等間隔に配向されている。本実施形態では、素線５４ａは、金属材料からなり、例えば、金属材料としては、ステンレス鋼などの鋼材、アルミニウム、黄銅、銅などを挙げることができる。網状部材５４は、接着剤等により、板状部材５０に積層されており、これらを固定することができるのであれば、その積層方法は特に限定されない。また、網状部材５４は、平織で金属製の素線を織り込んだものであるが、互いの交差する方向に配向された繊維を接着等により貼り付けてもよい。

本実施形態によれば、板状部材５０の裏側表面のうち、網状部材５４から露出した部分の表面と、網状部材５４を構成する素線５４ａの表面により、遮蔽部材５の裏側表面５０ｂの放熱面積を増大させることができる。また、網状部材５４を準備して、板状部材５０に配置することにより、放熱面積の大きい裏側表面５０ｂを有した遮蔽部材５を得ることができる。

さらに、図１２に示すように、網状部材５４は、複数の網材５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃを積層した構造であってもよい。本実施形態では、網材５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃは、上述した同じ径の金属製の素線が織り込まれたものであり、本実施形態では、平織で織り込まれているが、例えば、綾織または朱子織などであってもよい。

本実施形態では、遮蔽部材５の裏側（５０ｂ側）に位置する網材５４Ａの網目の大きさは、遮蔽部材５の表側（５０ａ側）に位置する網材５４Ｂ、５４Ｃの網目の大きさよりも大きい。さらに、遮蔽部材５の裏側（５０ｂ側）に位置する網材５４Ｂの網目の大きさは、遮蔽部材５の表側（５０ａ側）に位置する網材５４Ｃの網目の大きさよりも大きい。

ここで、本実施形態では、網目の大きさとは、素線５４ａで囲まれた空間（内部領域）の大きさであり、例えば網材５４Ａで例示すると、縦方向の隣接する素線５４ａ、５４ａと、横方向に隣接する素線５４ａ、５４ａとにより形成される内部領域の大きさのことをいう。すなわち、本実施形態では、遮蔽部材５の裏側（５０ｂ側）に位置する網材５４Ａの素線の間隔が、遮蔽部材５の表側（５０ａ側）に位置する網材５４Ｂ、５４Ｃの間隔よりも大きい。

この態様によれば、遮蔽部材５の裏側に位置する網材５４Ａの網目の大きさは、遮蔽部材５の表側に位置する網材５４Ｂ、５４Ｃの網目の大きさよりも大きい。遮蔽部材５の裏側に位置する網材５４Ｂの網目の大きさは、遮蔽部材５の表側に位置する網材５４Ｃの網目の大きさよりも大きい。このような構造により、網状部材５４は、フラクタル構造に近い構造となる。

したがって、遮蔽部材５の表側表面５０ａから入熱された熱は、同じ構造の網材を積層した場合に比べて裏面側に、放熱し易い。金属製の素線５４ａが織り込まれた網材５４Ａ、５４Ｂ、５４Ｃは、素線５４ａが等ピッチで配列された規則性を有した構造となるため、よりフラクタル構造に近くなり、放熱性を高めることができる。

＜第３実施形態＞
以下に図１３を参照して、第３実施形態に係るセンサ装置１を説明する。なお、第３実施形態では、第１実施形態に対して、遮蔽部材５の構造のみが、相違するので、その他の構成は、同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。

本実施形態に係る遮蔽部材５は、上述した金属材料またはセラミックス材料からなる。遮蔽部材５は、多孔質体であり、第１実施形態に示す遮蔽部材５に対して、裏側表面５０ｂが、凸条等がなく、平坦面からなる。遮蔽部材５の板状本体５１は、表面層５１ａ、中間層５１ｂ、裏面層５１ｃの３層構造であり、これらの空隙率が相違する。

具体的には、裏側に形成された裏面層５１ｃの空隙率は、表側に形成された中間層５１ｂ、表面層５１ａの空隙率に比べて高い。さらに、裏側に形成された中間層５１ｂの空隙率は、表側に形成された表面層５１ａの空隙率に比べて高い。このように構成することにより、遮蔽部材５の裏側表面５０ｂの実質的な表面積を大きくすることができる。この結果、遮蔽部材５に入熱された熱を、遮蔽部材５から、ワークＷが溶接されている側とは反対側に積極的に放熱させることができる。

このような遮蔽部材５は、空隙率が異なるように、金属材料またはセラミックス材料からなる粉末に、焼結時に揮発性を有する揮発剤を混練した混練物を積層し、これを焼結することにより得ることができる。また、空隙率の異なる板材を準備し、これらの周縁を貼り合わせてもよい。なお、空隙率は、材料そのものの密度から各層の密度を差し引くことにより、算出することができる。

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

たとえば、第２実施形態の変形例では、網材を３枚積層したが、たとえば、これを２枚、４枚以上積層してもよく、第３実施形態では、遮蔽部材５を３層構造にしたが、たとえば、２層または４層構造にしてもよい。

本実施形態では、センサユニットは、レーザ光をワークに投光し、ワークから反射したレーザ光を検出光として受光し、ワークの状態（形状）および検出部からワークまでの距離を測定したが、たとえば、センサユニットが、ワークから反射する光または溶接時にワークから発する光を、検出光として撮像装置（カメラ）で撮像し、ワークの溶接状態等を検出してもよい。

１：（溶接用）センサ装置、２：センサユニット、２１：投光部、２２：検出部、３Ａ：収容体、３：収容ケース、３０：ケース本体、３５：第１ガス流路、４０：保護カバー、４２：第１放出口、４３：第２放出口、４５：第２ガス流路、４７：第２取付け部、４７ａ：貫通孔、４７ｂ：設置面、５：遮蔽部材、５０：板状部材、５０ａ：表面層、５０ｂ：中間層、５０ｃ：裏面層、５１：板状本体、５２：凸条、５２Ａ：突起、５３：凹溝、５３Ａ：凹部、５４：網状部材、５４ａ：素線、５４Ａ〜５４Ｃ：網材、Ｌ１，Ｌ２：レーザ光、Ｗ：ワーク

Claims (5)

1. 溶接されるワークの状態または前記ワークまでの距離を測定するセンサユニットと、
   前記センサユニットを収容する収容部と、前記ワークの溶接時に発生する輻射熱のうち、前記収容部に向かう輻射熱を遮蔽する遮蔽部と、を有した収容体と、
   を少なくとも備えた、溶接用センサ装置であって、
   前記ワークが溶接される側の表面を前記遮蔽部の表側表面とし、その反対側を裏側表面としたときに、
   前記遮蔽部の裏側表面の放熱面積は、前記表側表面の放熱面積よりも大きく、
   前記裏側表面には、複数の凹部または凸部が形成されていることを特徴とする溶接用センサ装置。
2. 溶接されるワークの状態または前記ワークまでの距離を測定するセンサユニットと、
   前記センサユニットを収容する収容部と、前記ワークの溶接時に発生する輻射熱のうち、前記収容部に向かう輻射熱を遮蔽する遮蔽部と、を有した収容体と、
   を少なくとも備えた、溶接用センサ装置であって、
   前記ワークが溶接される側の表面を前記遮蔽部の表側表面とし、その反対側を裏側表面としたときに、
   前記遮蔽部の裏側表面の放熱面積は、前記表側表面の放熱面積よりも大きく、
   前記遮蔽部は、前記遮蔽部の表側表面を形成する板状部材と、
   前記板状部材に積層され、前記遮蔽部の裏側表面の一部を形成する網状部材と、を備えることを特徴とする溶接用センサ装置。
3. 前記網状部材は、厚さ方向に沿って、複数の網材を積層した構造であり、
   前記遮蔽部の裏側に位置する網材の網目の大きさは、前記遮蔽部の表側に位置する網材の網目の大きさよりも大きいことを特徴とする請求項２に記載の溶接用センサ装置。
4. 前記網材は、金属製の素線が織り込まれた部材であることを特徴とする請求項３に記載の溶接用センサ装置。
5. 溶接されるワークの状態または前記ワークまでの距離を測定するセンサユニットと、
   前記センサユニットを収容する収容部と、前記ワークの溶接時に発生する輻射熱のうち、前記収容部に向かう輻射熱を遮蔽する遮蔽部と、を有した収容体と、
   を少なくとも備えた、溶接用センサ装置であって、
   前記ワークが溶接される側の表面を前記遮蔽部の表側表面とし、その反対側を裏側表面としたときに、
   前記遮蔽部の裏側表面の放熱面積は、前記表側表面の放熱面積よりも大きく、
   前記遮蔽部は、金属材料またはセラミックス材料からなる多孔質体であり、
   前記遮蔽部は、複数の層から形成されており、裏側に形成された層の空隙率は、表側に形成された層の空隙率に比べて高いことを特徴とする溶接用センサ装置。

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