CN1662341A - 激光加工装置、激光加工温度测定装置、激光加工方法及激光加工温度测定方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种可以高精度地检测在利用激光进行焊接加工时的加工温度的激光加工装置、激光加工温度测定装置、激光加工方法及激光加工温度测定方法。激光加工装置1A是，通过向被加工部件DR、UR照射激光LB来加工被加工部件DR、UR，其特征在于：包括：发生激光LB的激光器(半导体激光装置20A)；将在激光器中发生的激光LB聚光到加工区域DA、UA的光学器件；和，设置在被加工部件DR、UR和光学器件之间、将被激光LB激发而在光学器件中发生的荧光FB的波长截断的滤波器30；在测定加工区域DA、UA的温度时，使用被滤波器30截断的波长的光。

Description

激光加工装置、激光加工温度测定装置、激光加工方法 及激光加工温度测定方法

技术领域

本发明涉及用于利用激光进行焊接等加工时测定加工区域温度的激光加工装置、激光加工温度测定装置、激光加工方法及激光加工温度测定方法。

背景技术

目前，可以知道利用激光进行开孔、切断或焊接等的各种加工的技术。例如，在特开平5-42336号公报中公示了通过激光连接部件的方法。在该方法中，在具有吸收YAG激光器发生的激光的性质的第1热塑性树脂部件上，重叠具有透过激光性质的第2热塑性树脂部件。然后，通过第2热塑性树脂部件从YAG激光器向第1热塑性树脂部件照射激光，将第1热塑性树脂部件加热熔融后，将第1热塑性树脂部件和第2热塑性树脂部件焊接。

在进行激光加工时，为了防止加工不良，管理加工区域的温度变得重要。在检测加工区域的温度时，使用利用从加工区域热辐射的光的放射温度计等。例如，在特平开5-261576号公报中，公示了在通过激光来焊接被加工物时管理被加工物表面温度的加热加工装置。在这种加热加工装置上，将来自被加工物表面的热辐射的光分割为多个，用透过各自不同波长光的滤波器使分割了的光透过。然后，通过透过滤波器的不同波长光的强度比，检测表面温度，通过该检测出的表面温度控制被加工物的表面温度。

发明内容

但是，在利用激光来焊接彼此各树脂部件时，有时不能高精度地检测焊接温度，由于不能正常管理焊接温度而发生焊接不良。特别是在激光焊接中，除了YAG激光器等固体激光器之外，也使用高功率的半导体激光器。在利用半导体激光器焊接彼此各树脂部件时通过放射温度计检测焊接区域温度的情况下，不能正确地检测焊接温度。另外，在特开平5-261576号公报中，对于在焊接彼此各树脂部件时焊接温度的检测，没有任何记载。

所以，本发明的目的在于提供一种可以在利用激光进行焊接等加工时高精度地检测加工温度的激光加工装置、激光加工温度测定装置、激光加工方法及激光加工温度测定方法。

本发明的激光加工装置是通过向被加工部件照射激光而加工被加工部件的激光加工装置，其特征在于：包括：产生激光的激光器；将激光器产生的激光聚光到加工区域的光学器件；和，设置在被加工部件和光学器件之间、截断被激光激发而在光学器件中发生的荧光波长的滤波器；在测定加工区域的温度时，使用被滤波器截断的波长的光。

根据这种激光加工装置，依靠滤波器在加工之前在光学器件中发生的荧光之中预先除去波长为测定加工温度的观测波长的光。因此，由于与在光学器件中发生的观测波长的波长相同的荧光不从加工区域放射，所以如果使用在加工区域热辐射出来的光之中用该滤波器除去的波长的光，则可以不受由光学器件的荧光引起的杂光的影响而正确地检测加工区域的温度。

本发明的激光加工装置是通过向被加工部件照射激光而加工被加工部件的激光加工装置，其特征在于：包括：产生激光的激光器；将激光器产生的激光聚光到加工区域的第1光学器件；和，设置在被加工部件和第1光学器件之间、截断被激光激发而在第1光学器件中发生的荧光波长的第2光学器件；在测定加工区域的温度时，使用被第2光学器件截断的波长的光。

根据这种激光加工装置，由于通过在第2光学器件上实施的用于抑制反射损失的涂层等，在加工之前在第1光学器件中发生的荧光之中预先除去波长为测定加工温度的观测波长的光。因此，由于与在第1光学器件中发生的观测波长的相同的荧光不从加工区域放射，所以如果使用在加工区域热辐射出来的光之中用该第2光学器件除去的波长的光，则可以不受由第1光学器件的荧光引起的杂光的影响而正确地检测加工区域的温度。

另外，本发明的上述激光加工装置，也可以构成滤波器或第2光学器件，以便截断激光的振荡波长以外的波长。

根据这种激光加工装置，由于在加工之前在光学器件上产生的荧光之中将在加工中不需要的振荡波长以外的波长的光除去，所以在从加工区域发射出的光中完全不包含在光学器件上产生的荧光。

本发明的激光加工温度测定装置，是测定在用上述激光加工装置进行加工时的加工区域温度的激光加工温度测定装置，其特征在于：包括基于在被从加工区域热辐射出来的光之中被滤波器或第2光学器件截断了的波长的光来检测温度的温度检测器件。

根据这种激光加工温度测定装置，由于在温度检测器件中使用不混入在光学器件中发生的杂光(荧光的一部分或全部)的热辐射光作为观测波长的光，可以检测加工温度，所以可以高精度地检测加工温度。

本发明的激光加工方法，是通过向被加工部件照射激光而加工被加工部件的激光加工方法，其特征在于：包括：产生激光的激光发生工序；将在激光发生工序中产生的激光用光学系统聚光到加工区域的聚光工序；和，在进行加工之前用滤波器截断被激光激发而在光学系统中发生的荧光波长的荧光截断工序，在测定加工区域的温度时，使用在荧光截断工序中被截断的波长的光。

根据这种激光加工方法，由于通过滤波器在加工之前在光学系统中发生的荧光之中将波长为测定加工温度的观测波长的光预先除去，所以可以基于不混入杂光的热辐射光正确地检测加工区域的温度。

本发明的激光加工方法，是通过向被加工部件照射激光而加工被加工部件的激光加工方法，其特征在于：包括：产生激光的激光发生工序；将在激光发生工序中产生的激光用第1光学系统聚光到加工区域的聚光工序；和，用第2光学系统将被激光激发而在第1光学系统中发生的荧光波长截断的荧光截断工序；在测定加工区域的温度时，使用在荧光截断工序中被截断的波长的光。

根据这种激光加工方法，依靠在第2光学器件中实施的用于抑制反射损失的涂层等，在加工之前在第1光学器件中发生的荧光之中预先除去波长为测定加工温度的观测波长的光，所以可以基于不混入杂光的热辐射光而正确地检测加工区域的温度。

本发明的激光加工温度测定方法，是测定在用上述激光加工方法进行加工时的加工区域温度的激光加工温度测定方法，其特征在于：包括基于从加工区域热辐射出来的光之中在荧光截断工序中被截断了的波长的光检测温度的温度检测工序。

根据这种激光加工温度测定方法，由于可以使用不混入在光学系统中发生的杂光(荧光的一部分或全部)的热辐射光作为观测波长的光，检测加工温度，所以可以高精度地检测加工温度。

本发明的激光加工装置，是利用激光焊接彼此各树脂部件的激光加工装置，其特征在于：包括：产生激光的半导体激光器；和，设置在半导体激光器和树脂部件之间、截断在半导体激光器中产生的光之中在测定焊接区域温度时波长为观测波长的光的滤波器；在测定焊接区域的温度时，使用被滤波器截断的波长的光。

根据这种激光加工装置，依靠滤波器在焊接之前从半导体激光器发生的光之中将波长为测定焊接温度的观测波长的光除去。因此，由于与半导体激光器发生的观测波长相同的波长的光不从焊接区域(加工区域)放射，所以如果使用在焊接区域内热辐射出来的光之中被该滤波器除去的波长的光，则可以不受半导体激光器引起的杂光的影响而正确地检测焊接区域的温度(加工温度)。

本发明的激光加工装置，是利用激光焊接彼此各树脂部件的激光加工装置，其特征在于：包括：产生激光的半导体激光器；和，将半导体激光器产生的激光聚光到焊接区域的同时、截断在半导体激光器中产生的光之中在测定焊接区域的温度时波长为观测波长的光的光学器件；在测定焊接区域的温度时，使用被光学器件截断了的波长的光。

根据这种激光加工装置，依靠在光学器件中实施的用于抑制反射损失的涂层等，在焊接之前预先除去半导体激光器发生的光之中波长为测定焊接温度的观测波长的光。因此，由于与半导体激光器发生的观测波长的波长相同的光不从焊接区域放射，所以如果使用在焊接区域内热辐射出来的光之中被该滤波器除去的波长的光，则可以不受半导体激光器引起的杂光的影响而正确地检测焊接区域的温度。

另外，本发明的上述激光加工装置，也可以构成滤波器或光学器件，以便截断半导体激光器的振荡波长以外的波长的光。

根据该激光加工装置，由于在焊接之前从半导体激光器发生的光之中将焊接时不需要的振荡波长以外的波长的光除去，所以从焊接区域放射的光中完全不包含半导体激光器发生的振荡波长以外的光。

另外，本发明的上述激光加工装置，也可以构成滤波器或光学器件，以便将波长从1100nm到2800nm范围的光截断。

根据这种激光加工装置，由于从半导体激光器发生的光之中将适于在树脂焊接中的检测焊接温度的波长范围的从1100nm到2800nm的波长的光在焊接之前除去，所以在从焊接区域中放射的光中完全不包含由半导体激光器发生的对于检测焊接温度来说的杂光。另外，在用比1100nm短的波长的光进行检测的焊接温度中，难以进行彼此各树脂部件的焊接。另外，比2800nm长的波长的光，由于不透过树脂部件，所以在树脂部件的搭接焊时，不能用于检测焊接温度。

本发明的激光加工温度测定装置，是在用上述激光加工装置进行焊接时测定焊接区域温度的激光加工温度测定装置，其特征在于：包括基于从焊接区域热辐射出来的光之中被滤波器或光学器件截断了的波长的光来检测温度的温度检测器件。

根据这种激光加工温度测定装置，由于在温度检测器件中可以使用不混入在半导体激光器中发生的杂光(振荡波长以外的光的一部分或全部)的热辐射光作为观测波长的光，检测焊接温度(加工温度)，所以可以高精度地检测加工温度。

本发明的激光加工方法，它是利用激光焊接彼此各树脂部件的激光加工方法，其特征在于：包括：用半导体激光器产生激光的激光发生工序；和，在进行焊接之前用滤波器截断在激光发生工序中发生的光之中在测定焊接区域温度时波长为观测波长的光的滤波工序；在测定焊接区域的温度时，使用在滤波工序中被截断了的波长的光。

根据这种激光加工方法，由于依靠滤波器在半导体激光器发生的光之中将波长为测定焊接温度的观测波长的光在焊接之前预先除去，所以可以基于不混入杂光的热辐射光，正确地检测焊接区域的温度。

本发明的激光加工方法，是利用激光焊接彼此各树脂部件的激光加工方法，其特征在于：包括：用半导体激光器产生激光的激光发生工序；和，利用将在激光发生工序中发生的激光聚光到焊接区域的光学系统、将在激光发生工序中发生的光之中在测定焊接区域的温度时波长为观测波长的光进行截断的滤波工序；在测定焊接区域的温度时，使用在滤波工序中被截断了的波长的光。

根据这种激光加工装置，由于依靠在光学系统中实施的用于抑制反射损失的涂层等，将在由半导体激光器发生的光之中波长为测定焊接温度的观测波长的光在焊接之前预先除去，所以可以基于不混入杂光的热辐射光，正确地检测焊接区域的温度。

本发明的激光加工温度测定方法，是测定用上述激光加工方法进行焊接时的焊接区域温度的激光加工温度测定方法，其特征在于：包括基于从上述焊接区域热辐射出来的光之中在滤波工序中被截断了的波长的光来检测温度的温度检测工序。

根据这种激光加工温度测定方法，由于可以使用不混入在半导体激光器中发生的杂光(振荡波长以外的一部分或全部)的热辐射光作为观测波长的光，检测焊接温度，所以可以高精度地检测加工温度。

附图说明

图1是本发明的第1及第4实施方式的树脂焊接装置的整体构成图。

图2是本发明的第1实施方式的树脂焊接装置的半导体激光装置及第1截止滤波器的侧面图。

图3是表示从半导体激光装置发射出的杂光的波长与强度之间关系的图。

图4是表示在向树脂部件上照射光时所照射的光的波长与树脂部件的光的透过率之间关系的图。

图5是表示从半导体激光装置发射出的振荡波长的激光和附加光及在焊接区域发生的热辐射光的波长与强度之间关系的图。

图6是表示从图1的半导体激光装置发射出的振荡波长的激光和附加光的波长与强度之间关系的图。

图7是将波长和透过率的关系作为图1的第1截止滤波器的特性表示的图。

图8是表示从图1的半导体激光装置发射出的光通过了第1截止滤波器后的光的波长和强度之间关系的图。

图9是表示从图1的焊接区域发射出的光的波长与强度之间关系的图。

图10是将波长和透过率的关系作为图1的第2截止滤波器的特性表示的图。

图11是表示从图1的焊接区域发射出的光通过了第2截止滤波器后的光的波长和强度之间关系的图。

图12是本发明的第2及第5实施方式的树脂焊接装置的整体构成图。

图13是本发明的第2实施方式的树脂焊接装置的半导体激光装置及第1截止滤波器的侧面图。

图14是本发明的第3及第6实施方式的树脂焊接装置的整体构成图。

图15是第3实施方式的树脂焊接装置的半导体激光装置的侧面图。

图16是将波长和透过率的关系作为图15的聚光透镜的涂层特性表示的图。

图17是表示在图14的半导体激光装置中发生的光通过了聚光透镜后的光的波长和强度之间关系的图。

图18是表示从图14的焊接区域发射出的光的波长与强度之间关系的图。

图19是将波长和透过率的关系作为图14的带通滤波器的特性表示的图。

图20是表示从图14的焊接区域中发射出的光通过了带通滤波器后的光的波长和强度之间关系的图。

图21是第4实施方式的树脂焊接装置的半导体激光装置及第1截止滤波器的侧面图。

图22是第5实施方式的树脂焊接装置的半导体激光装置及第1截止滤波器的侧面图。

图23是第6实施方式的树脂焊接装置的半导体激光装置的侧面图。

具体实施方式

以下，参照附图说明本发明的激光加工装置、激光加工温度测定装置、激光加工方法及激光加工温度测定方法的实施方式。

本发明为了高精度地检测在通过激光进行各种加工时的加工温度，不使杂光混入从加工区域热辐射出来的光内。

在本发明中，搞清了该杂光有时包含在用于将激光聚光的光学系统中发生的荧光，在进行加工之前将在光学系统中产生的荧光之中波长为用于检测加工温度的观测波长的光除去。因此，在本发明中，通过滤波器或激光器的聚光透镜等的光学系统(涂层等)，截断波长为该观测波长的光。

另外，在本发明中，搞清了该杂光有时包含半导体激光器中发生的振荡波长以外的光，在进行焊接之前将在半导体激光器中发生的光之中波长为用于检测焊接温度的观测波长的光除去。因此，在本发明中，通过滤波器或半导体激光器的聚光透镜等的光学系统，截断波长为该观测波长的光。

这样，在本实施方式中，将本发明应用于利用激光进行彼此各树脂部件搭接焊的树脂焊接装置中。本实施方式的树脂焊接装置，为了发射出激光而具备半导体激光装置，为了检测焊接区域的焊接温度而具备树脂温度测定装置，基于树脂温度测定装置所检测的焊接温度来管理焊接温度。

在第1到第3实施方式中，杂光有时包含在用于将激光聚光的光学系统中发生的荧光。在第1及第2实施方式中，通过截止滤波器来截止在半导体激光装置的光学器件中发生的荧光，特别是，在第1实施方式中，使用直接聚光型作为半导体激光装置，在第2实施方式中，使用纤维输出型作为半导体激光装置，另外，在第3实施方式中，通过在半导体激光装置(直接聚光型)的聚光透镜上进行的涂层，截止荧光之中的一部分。

另外，在第4到第6实施方式中，杂光有时包含在半导体激光器中发生的振荡波长以外的光。在第4及第5实施方式中，利用截止滤波器截止在半导体激光装置中发生的振荡波长以外的光，特别是，在第4实施方式中，使用直接聚光型作为半导体激光装置，在第5实施方式中，使用纤维输出型作为半导体激光装置，另外，在第6实施方式中，利用在半导体激光装置(直接聚光型)的聚光透镜上进行的涂层，截止振荡波长以外的光之中的一部分。

(第1实施方式)

首先，对于第1实施方式进行说明。参照图1对于树脂焊接装置1A的结构进行说明。图1是第1实施方式的树脂焊接装置1A的整体构成图。

树脂焊接装置1A，在将焊接温度控制在基准温度范围内的同时，一边将作为被焊接部件的上侧树脂部件UR(例如丙烯酸树脂)和下侧树脂部件DR(例如ABS树脂)加压一边进行搭接焊的装置。为此，树脂焊接装置1A具备加压装置10、半导体激光装置20A、第1截止滤波器30、第2截止滤波器40、树脂温度测定装置50A、机械手装置60及管理装置70。

上侧树脂部件UR具有透过半导体激光装置20A的振荡波长的激光LB的性质。另一方面，下侧树脂部件DR具有吸收半导体激光装置20A的振荡波长的激光LB的性质。因此，在树脂焊接装置1A中，从半导体激光装置20A射出的激光LB透过上侧树脂部件UR，在下侧树脂部件DR的表面之中将被与上侧树脂部件UR焊接的区域(焊接区域)DA吸收。由于这种吸收，焊接区域DA被加热熔融。而且，上侧树脂部件UR的表面之中被焊接的区域(焊接区域)UA被该热加热熔融，上侧树脂部件UR与下侧树脂部件DR被焊接。

加压装置10将上侧树脂部件UR与下侧树脂部件DR加压。这时由于如果在焊接区域DA与焊接区域UA之间有间隙的话，即使将焊接区域DA加热熔融，该热也难于传导到焊接区域UA。因此，将发生焊接不良。由此，通过加压装置10将焊接区域DA与焊接区域UA加压而使它们紧密接触。

加压装置10具有底板11、压板12、调整部13、13及控制部14。在底板11的上面搭载下侧树脂部件DR，在下侧树脂部件DR的上面搭载上侧树脂部件UR。压板12用透过激光LB的材质构成，被配置在底板11的上方。这样，压板12将在底板11上重叠搭载的下侧树脂部件DR和上侧树脂部件UR压入。调整部13、13根据来自控制部14的控制信号将压板12沿上下方向移动，调整底板11与压板12之间的距离。控制部14根据来自管理装置70的指令信号将用于使压力控制在基准压力范围内的控制信号送到调整部13、13。

参照图2说明半导体激光装置20A。图2是半导体激光装置20A及第1截止滤波器30的侧面图。

半导体激光装置20A向焊接区域DA照射激光LB(振荡波长：810nm)，将上侧树脂部件UR与下侧树脂部件DR加热熔融。为此，半导体激光装置20A具有装置本体21及控制部22。装置本体21根据来自控制部22的控制信号发生激光LB，将所发生的激光LB聚光向焊接区域DA射出。控制部22根据来自管理装置70的指令信号将用于控制照射条件(强度、焦点径等)的控制信号发送到装置本体21。

装置本体21具有半导体激光器21a、第1校准透镜21b、…、第2校准透镜21c及聚光透镜21d。半导体激光器21a具有平板状电极21e、21f，在该平板状电极21e、21f之间通过散热片21g将多个激光阵列21h、…层叠，形成激光阵列组。各激光阵列21h形成使多个激光射出点21i、…排列成一列的构造，从各激光射出点21i、…射出激光LB。然后，第1校准透镜21b、第2校准透镜21c及聚光透镜21d形成将在半导体激光器21a中发生的激光LB向焊接区域DA聚光的光学器件。

第1校准透镜21b相对于激光阵列21h配置在激光LB的射出方向前方而且与激光阵列21h平行，设置在每个激光阵列21h上。第1校准透镜21b为圆柱形透镜，将从激光阵列21h的各激光射出点21i射出的激光LB向激光阵列21h的短方向(＝半导体激光器21a的激光射出点21i的排列方向)聚光。

第2校准透镜21c相对于第1校准透镜21b、…配置在激光LB的射出方向前方而且与在激光阵列21h、…的层叠方向上排成一列的激光射出点21i、…平行，设置在每个激光阵列21h、…的层叠方向上的激光射出点21i、…的列上。第2校准透镜21c为柱状凸透镜，将从各激光射出点21i射出的激光LB向激光阵列21h的长方向聚光。

聚光透镜21d相对于第2校准透镜21c配置在激光LB的射出方向前方。聚光透镜21d具有规定的焦点距离，将平行光聚光到焦点(焊接区域DA)上。

在装置本体21中，根据来自控制部22的控制信号在平板状电极21e、21f间发生电压，根据该电压从各激光射出点21i射出激光LB。这样，在装置本体21中，使从各激光射出点21i射出的激光LB利用第1校准透镜21b相对于激光阵列21h的短方向成为平行光，而且，利用第2校准透镜21c相对于激光阵列21h的长方向成为平行光。最后，在装置本体21中，用聚光透镜21d将作为平行光的激光LB向焊接区域DA聚光。

如上那样，半导体激光装置20A是从多个激光射出点21i射出激光LB、将多个激光LB聚集的高输出的激光装置。另外，半导体激光装置20A是用本体装置21将激光LB聚光的同时、向焊接区域DA直接射出的直接聚光型。而且，半导体激光装置20A的装置本体21可以依靠机械手装置60自由地移动上下位置，调整激光LB的焦点位置。另外，半导体激光装置20A的装置本体21可以依靠机械手装置60自由地移动水平位置，调整焊接速度或焊接位置。

在此，参照图3，说明通过实验判明半导体激光装置的情况。图3是表示从半导体激光装置射出的附加光(在此是荧光)的波长与强度之间关系的图。而在附图及说明书中所说的“附加光”的情况下，是指在半导体激光装置中发生的光之中，半导体激光器的振荡波长以外的光。

半导体激光装置按照射出单一的振荡波长的激光(例如810nm)那样构成。但是，进行了各种实验的结果搞清了半导体激光装置也射出附加光。图3中横轴为波长、纵轴为光的强度，表示相对于振荡波长为810nm及920nm的从半导体激光装置中射出的附加光的波长的强度的特性。从图3可知，在半导体激光装置中不论振荡波长如何，射出与振荡波长相比长波长的从1300nm到2100nm的附加光(红外线)。这种附加光的强度，从1300nm附近到1400nm附近急剧地增大，而从1400nm附近开始渐渐地减小。另外，这种附加光的强度是相对于振荡波长的激光的强度而小6位以上的强度。

作为从半导体激光装置射出附加光的原因之一，是第1校准透镜、第2校准透镜和聚光透镜等半导体激光装置的光学器件产生荧光。这是因为，在这些光学器件中，吸收从半导体激光器射出的激光而处于激发状态，所以发生比那种激光的振荡波长长的荧光。顺便提一下，在第1实施方式的半导体激光装置20A中，射出如图6所示那样的振荡波长(810nm)的激光LB及作为附加光的荧光。图6是表示从半导体激光装置射出的振荡波长的激光和附加光(在此为荧光)的波长与强度之间关系的图，横轴为光的波长，纵轴为光的强度。

参照图4说明树脂部件的特性。图4是表示在向树脂部件上照射光时所照射的光的波长与树脂部件的光的透过率之间关系的图。

图4中的横轴是向树脂部件上照射的光的波长，纵轴为树脂部件的光的透过率，表示ABS树脂(白)，聚氯乙烯(透明)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(透明)、聚碳酸酯(透明)、丙烯酸树脂(透明)的5种树脂部件的特性。从图4可知，5种树脂部件都具有几乎不透过比2800nm波长长的光。因此，在搭接焊中，在检测焊接温度时，由于在放射温度计中是利用透过上层树脂部件的热辐射光检测焊接温度，所以不能利用比2800nm波长长的热辐射光。

另外，在焊接彼此各树脂部件时，由于焊接温度低于200～400度，所以为了通过放射温度计由200度左右的低温度的热辐射光检测焊接温度，需要使用比1100nm的波长长的热辐射光。因此，在搭接焊中，在检测焊接温度时，在放射温度计中需要使用波长为从1100nm到2800nm范围的光作为观测波长。

参照图5说明在用半导体激光装置进行搭接焊时的热辐射光的波长及半导体激光装置的附加光的波长与观测波长之间的关系。图5是表示从半导体激光装置发射出的振荡波长的激光和附加光(在此为荧光)及在焊接区域发生的热辐射光的波长与强度之间关系的图。

图5中的横轴为光的波长，纵轴为光的强度，表示振荡波长(810nm)的激光、作为附加光的荧光、热辐射光的各特性。由图5可知，作为荧光和热辐射光的输出特性是在1400nm到2100nm的波长范围内重合。另外，荧光的强度如上述的那样是比振荡波长的激光的强度小6位以上的强度。另一方面，由于在焊接彼此各树脂部件时焊接温度低，所以热辐射光的强度也小，是受荧光影响的强度。而且，在进行彼此各树脂部件的搭接焊时，作为放射温度计的观测波长来说，如上述那样，使用从1100nm到2800nm范围内的波长。因此，可以认为，目前在进行彼此各树脂部件的搭接焊时，在用放射温度计检测焊接温度的情况下，作为从半导体激光装置中发射出附加光的荧光对于热辐射光来说成为杂光，所以不能由热辐射光正确地检测焊接温度。

因此，如果在半导体激光装置中发生的荧光之中将在放射温度计中用于温度检测的观测波长的光在焊接之前除去的话，杂光不混入热辐射光。在这种情况下，完全除去荧光，或者，除去作为放射温度计的观测波长范围的从1100nm到2800nm的光，能够可靠地排除杂光。

回到树脂焊接装置1A的说明，参照图2、图7及图8，对第1截止滤波器30进行说明。图7是将波长和透过率的关系作为第1截止滤波器30的特性表示的图。图8是表示从半导体激光装置20A发射出的光通过了第1截止滤波器30后的光的波长和强度之间关系的图。

第1截止滤波器30是在进行焊接之前、将从半导体激光装置20A发射出的荧光LB完全截断的滤波器。图7中的横轴为波长，纵轴为透过率，表示第1截止滤波器30的透过特性(实线)。由图7可知，第1截止滤波器30为了在使振荡波长为810nm的激光LB可靠地通过的同时、截断作为附加光的荧光FB光，具有透过波长比1200nm短的光的特性(即，具有将杂光完全截断的特性)。使从半导体激光装置20A发射出的振荡波长的激光LB及荧光FB通过具有这种特性的第1截止滤波器30的话，如图8所示的那样，仅通过振荡波长的激光LB。图8中的横轴为光的波长，纵轴为光的强度。

第1截止滤波器30，设置在半导体激光装置20A的装置本体21和上侧树脂部件UR之间且是激光LB及荧光FB通过的位置上，同时，伴随着装置本体21的移动而移动。在这种移动的结构中，也可以通过机械手装置60与装置本体21一起移动。

另外，作为第1截止滤波器30的作用来说，只要是在从半导体激光装置20A发射出的荧光FB之中截断一部分范围或全部范围的波长即可。因此，作为第1截止滤波器30的配置来说，除了与半导体激光装置20A独立分开地配置在外侧以外，只要是在发生荧光FB的一部分范围或全范围的波长的光学器件的靠焊接区域DA、UA一侧的话，也可配置在半导体激光装置20A的内部。另外，在第1截止滤波器30的配置中，希望配置在激光LB的光束扩散的部位(能量密度低的部位)。这是因为，半导体激光装置20A的输出高，在将激光LB聚光的部位能量密度高，第1截止滤波器30会受热而损害之故。

参照图9、图10及图11，说明第2截止滤波器40。图9是表示从焊接区域DA、UA放射出的光的波长与强度之间关系的图。图10是将波长和透过率的关系作为第2截止滤波器的特性表示的图。图11是表示从焊接区域DA、UA放射出的光通过了第2截止滤波器40后的光的波长和强度之间关系的图。

第2截止滤波器40是将从焊接区域DA、UA放射出来的光之中将从半导体激光装置20A放射出的振荡波长的激光LB截断的滤波器。图9中的横轴为光的波长，纵轴为光的强度，表示从焊接区域DA、UA发射出来的光。从图9可知，在焊接区域DA、UA中，将从半导体激光装置20A放射出的振荡波长的激光LB的一部分反射的同时，发生热辐射光RB。来自该焊接区域DA、UA的振荡波长的激光LB在检测焊接区域DA、UA的焊接温度时成为杂光。因此，如图10所示的那样，第2截止滤波器40为了在可靠地透过热辐射光RB的同时截断振荡波长为810nm的激光LB，具有使波长比1100nm长的光透过的特性。如果使从焊接区域DA、UA放射出的光通过具有这种特性的第2截止滤波器40，如图11所示的那样，仅仅热辐射光RB通过。图10及图11中的横轴为光的波长，纵轴为光的强度。

第2截止滤波器40，设置在上侧树脂部件UR和树脂温度测定装置50A的聚光部51之间的同时，伴随着焊接位置的移动而移动。在这种移动的结构中，也可以通过机械手装置60与半导体激光装置20A的装置本体21一起移动。

树脂温度测定装置50A是利用来自焊接区域DA、UA的热辐射光RB测定焊接温度的放射温度计。顺便提一下，树脂温度测定装置50A既可以是根据热辐射光RB之中的单一观测波长(例如，1800nm)的光来检测温度的单色式放射温度计，也可以是根据热辐射光RB之中的多个观测波长(例如，1800nm和2000nm的两种波长)的光来检测温度的多色式放射温度计。

树脂温度测定装置50A具备聚光部51、光纤52及温度检测部53。聚光部51将来自焊接区域DA、UA而通过了第2截止滤波器40的热辐射光RB聚光。为此，聚光部51被设置在可以可靠地接受热辐射光RB的位置上，同时可以伴随着焊接位置的移动而移动。在这种移动的结构中，也可以通过机械手装置60与半导体激光装置20A的装置本体21一起移动。光纤52将在聚光部51上聚光了的热辐射光RB向温度检测部53传送。另外，树脂温度测定装置50A还具有检测焊接位置的功能。

温度检测部53使光纤52所传送的聚光的热辐射光RB成为校准光后，从该校准光中抽出1个或2个以上观测波长的光。然后，在温度检测部53中，将各观测波长的光聚光射入至红外线检测器中，在红外线检测器中将各观测波长的光通过光电变换变换为电信号。另外，在温度检测部53中，根据该各观测波长的电信号计算出焊接温度。

机械手装置60是控制激光LB的焦点位置、焊接位置或焊接速度等的装置，使半导体激光装置20A的本体装置21进行三维移动。另外，也可以将机械手装置60按照使第1截止滤波器30、第2截止滤波器40及树脂温度测定装置50A的聚光部51进行三维移动那样地构成。

机械手装置60具有前端部61、手臂部62及控制部63。前端部61，安装有装置本体21及根据需要的第1截止滤波器30、第4截止滤波器40、聚光部51，随着手臂部62的动作，使装置本体21等进行三维移动。手臂部62是根据来自控制部63的控制信号使前端部61进行三维移动的多关节的手臂。控制部63根据来自管理装置70的信号将用于移动前端部61的控制信号发送到手臂部62。

管理装置70是统一管理树脂焊接装置1A的装置，与加压装置10的控制部14、半导体激光装置20A的控制部22、树脂温度测定装置50A的温度检测部53及机械手装置60的控制部63连接。

在管理装置70中，根据用树脂温度测定装置50A检测出的焊接温度，按照焊接温度在基准温度范围内那样，控制半导体激光装置20A的照射条件(强度、焦点径等)、激光LB的焦点位置、焊接速度等。为此，在管理装置70中，接收表示由温度检测部53检测出的焊接温度的信号的同时，将指令信号发送到控制部22及控制部63中。另外，在管理装置70中，根据来自压力传感器(未图示)的上侧树脂部件UR和下侧树脂部件DR之间的检测压力，按照其压力在基准压力范围内那样，控制加压装置10的调整部13。为此，在管理装置70中，在接收表示由压力传感器(未图示)检测出的压力的信号的同时，将指令信号发送到控制部14中。

管理装置70存储由多个组合得到的树脂部件UR、DR与基准温度范围之间的关系，根据作为焊接对象的2个树脂部件UR、DR，设定基准温度范围。基准温度范围，设定在上侧树脂部件UR及下侧树脂部件DR的熔融温度以上且分解温度以下的范围内。另外，管理装置70存储多个组合的树脂部件UR、DR和基准压力温度范围之间的关系，根据作为焊接对象的2个树脂部件UR、DR，设定基准压力范围。另外，管理装置70存储在焊接中树脂部件UR、DR与焊接温度、压力之间的关系。这样，在管理装置70中，通过在焊接后，将焊接不良时的焊接温度、压力及焊接良好时的焊接温度、压力的数据，反映到基准温度范围、基准压力范围和照射条件等，进一步改善焊接不良率。

接下来，参照图1到图11，对树脂焊接装置1A的动作进行说明。

首先，将下侧树脂部件DR和上侧树脂部件UR搭接地设置在底板11的规定位置上。这样，在树脂焊接装置1A中，根据来自管理装置70的指令，通过加压装置10在下侧树脂部件DR和上侧树脂部件UR之间加压。另外，在树脂焊接装置1A中，根据来自管理装置70的指令，通过机械手装置60使半导体激光装置20A的装置本体21等移动到初始位置。然后，在树脂焊接装置1A中，根据来自管理装置70的指令，按照使焊接温度在基准温度范围内那样，从半导体激光装置20A射出激光LB。

在这种情况下，半导体激光装置20A不仅发射出振荡波长的激光LB，也发射出在第1校准透镜21b、第2校准透镜21c及聚光透镜21d中发生的荧光FB(参照图6)。但是，该荧光FB被第1截止滤波器30所截断。因此，仅有透过了第1截止滤波器30、压板12及上侧树脂部件UR的振荡波长的激光LB到达下侧焊接部件DR的焊接区域DA(参照图8)。

激光LB在到达焊接区域DA之后，激光LB在焊接区域DA被吸收，焊接区域DA被加热熔融。另外，上侧树脂部件UR的焊接区域UA被该热加热熔融，上侧树脂部件UR和下侧焊接部件DR被焊接起来。这时，在焊接区域DA、UA中，发生热辐射光RB的同时，反射一部分激光LB(参照图9)。

但是，在焊接区域DA、UA上被反射的激光LB被第2截止滤波器40所截断。因此，仅是透过了第2截止滤波器40的热辐射光RB到达树脂温度测定装置50A的聚光部51(参照图11)。即，相对于热辐射光RB为杂光的光完全不入射到聚光部51上。

因此，在树脂温度测定装置50A中，仅根据热辐射光RB，高精度地检测稳定的焊接温度。然后，根据该高精度的焊接温度，在管理装置70中，控制半导体激光装置20A的照射条件(强度、焦点径等)和由机械手装置60而得到的激光LB的焦点位置、焊接速度等。另外，在管理装置70中，根据压力传感器(未图示)检测出的压力，控制由加压装置10而得到的树脂部件DR、UR间的压力。然后，在树脂焊接装置1A中，根据这些被控制的照射条件、焦点位置、焊接速度及压力等射出激光LB的同时，在树脂部件DR、UR间施加压力，一边改变焊接位置，一边以基准压力范围内的压力而且以基准温度范围内的焊接温度进行稳定的焊接。

根据第1实施方式的树脂焊接装置1A，在入射到焊接区域DA之前，将在检测焊接温度时作为杂光的在光学器件中发生的荧光FB用第1截止滤波器30可靠地除去，因此可以利用树脂温度测定装置50A高精度地检测焊接温度。因此，在树脂温度测定装置1A中，可以进行稳定的焊接温度管理，降低焊接不良率。另外，根据树脂焊接装置1A，依靠只在目前的结构上追加第1截止滤波器30的简单结构，可以提高焊接温度的检测精度。

(第2实施方式)

接下来，对第2实施方式进行说明。参照图12说明树脂焊接装置1B的结构。图12是第2实施方式的树脂焊接装置1B的整体构成图。另外，在第2实施方式中，对于与第1实施方式的树脂焊接装置1A相同的结构加注同样的符号，省略其说明。

树脂焊接装置1B是将焊接温度控制在基准温度范围内的同时、一边将作为被焊接部件的上侧树脂部件UR和下侧树脂部件DR加压、一边进行搭接焊的装置。为此，树脂焊接装置1B具有加压装置10、半导体激光装置20B、第1截止滤波器30、第2截止滤波器40、树脂温度测定装置50A、机械手装置60及管理装置70。另外，树脂焊接装置1B相对于第1实施方式的树脂焊接装置1A，仅在半导体激光器20B的结构是纤维输出型这点上不同。

参照图13，说明半导体激光装置20B。图13是半导体激光装置20B及第1截止滤波器30的侧面图。

半导体激光装置20B向焊接区域DA照射激光LB(振荡波长：810nm)，将上侧树脂部件UR和下侧树脂部件DR加热熔融。为此，半导体激光装置20B具有装置本体23、光纤24、射出部25及控制部22。装置本体23根据来自控制部22的控制信号发生激光LB，将所发生的激光LB聚光后向光纤24射出。光纤24将来自装置本体23的激光LB传送到射出部25。射出部25将被光纤24传送来的激光LB聚光后向焊接区域DA射出。控制部22根据来自管理装置70的指令信号将用于控制照射条件(强度、焦点径等)的控制信号发送到装置本体23中。

装置本体23与第1实施方式的装置本体21同样地具有半导体激光器21a、第1校准透镜21b、…、第2校准透镜21c及聚光透镜21d。在装置本体23中，与装置本体21同样，从各激光射出点21i射出激光LB，将该激光LB用第1校准透镜21b、第2校准透镜21c及聚光透镜21d聚光。但是，在装置本体23中，不象装置本体21那样向焊接区域DA射出，而是使聚光了的激光LB射入光纤24中。

射出部25具有校准透镜25a及聚光透镜25b。校准透镜25a被与相对于用光纤24所传送的激光LB的射出方向垂直地配置。校准透镜25a使光纤24所传送的激光LB成为平行光。聚光透镜25b被配置在相对于校准透镜25a在激光LB的射出方向前方而且与校准透镜25a平行地配置。聚光透镜25b具有规定的焦点距离，将平行光聚光到焦点(焊接区域DA)。顺便提一下，在第2实施方式中，在射出部25的校准透镜25a及聚光透镜25b上也发生荧光FB。

如以上那样，半导体激光装置20B是从多个激光射出点21i射出激光LB、将多个激光LB聚集的高输出的激光装置。另外，半导体激光装置20B用装置本体23将激光LB聚光，将聚光了的激光LB用光纤24传送，从射出部25向焊接区域DA射出的纤维输出型。另外，半导体激光装置20B通过机械手装置60使射出部25可以自由地移动上下方向的位置，调整激光LB的焦点位置。另外，半导体激光装置20B通过机械手装置60使射出部25可以自由地移动水平方向的位置，调整焊接速度和焊接位置。

第1截止滤波器30，在设置在半导体激光装置20B的射出部25和上侧树脂部件UR之间而且使激光LB及作为附加光的荧光FB通过的位置上的同时，伴随着半导体激光装置20B的射出部25的移动而移动。作为第1截止滤波器30的作用来说，只要是如上述那样，在进行焊接之前，在从半导体激光装置20B射出的荧光FB之中截断一部分范围或全部范围的波长即可。因此，作为第1截止滤波器30的配置来说，除了与半导体激光装置20B独立分别地配置在外侧以外，只要是在发生荧光FB的一部分范围或全范围的波长的光学器件靠焊接区域DA、UA一侧的话，也可以配置在半导体激光装置20B的内部。

现在，参照图12及图13，说明树脂焊接装置1B的动作。

首先，将下侧树脂部件DR和上侧树脂部件UR搭接地设置在底板11的规定位置上。这样，在树脂焊接装置1B中，根据来自管理装置70的指令，通过加压装置10在下侧树脂部件DR和上侧树脂部件UR之间施加压力。另外，在树脂焊接装置1B中，根据来自管理装置70的指令，通过机械手装置60使半导体激光装置20B的射出部25等移动到初始位置。然后，在树脂焊接装置1B中，根据来自管理装置70的指令，使焊接温度在基准温度范围内，从半导体激光装置20B射出激光LB。

这时，在半导体激光装置20B中，将在装置本体23中发生后聚光的激光LB射入光纤24。然后在半导体激光装置20B中，用光纤24将激光LB传送到射出部25，在射出部25中聚光后将激光LB射出。

就激光LB从半导体激光装置20B射出以后的动作来说，在树脂焊接装置1B中，由于与第1实施方式的树脂焊接装置1A的动作相同，所以省略其说明。另外，在第2实施方式中，不仅第1校准透镜21b、第2校准透镜21c及聚光透镜21d，而且射出部25的校准透镜25a及聚光透镜25b中也发生荧光FB，该发生的荧光FB也从射出部25射出。

根据第2实施方式的树脂焊接装置1B，除了第1实施方式的树脂焊接装置1A的效果之外，由于在半导体激光装置20B中以与装置本体23独立分别地构成射出部25，故可以使射出激光LB的空间节省。

(第3实施方式)

接下来，说明第3实施方式。参照图14说明树脂焊接装置1C的结构。图14是第3实施方式的树脂焊接装置1C的整体结构图。另外，在第3实施方式中，对于与第1实施方式的树脂焊接装置1A相同的结构加注同样的符号，省略其说明。

树脂焊接装置1C是将焊接温度控制在基准温度范围内的同时、一边将作为被焊接部件的上侧树脂部件UR和下侧树脂部件DR加压、一边进行搭接焊的装置。为此，树脂焊接装置1C具有加压装置10、半导体激光装置20C、树脂温度测定装置50C、机械手装置60及管理装置70。另外，树脂焊接装置1C相对于第1实施方式的树脂焊接装置1A，在不用第1截止滤波器30截断荧光FB而是通过在半导体激光器20C的光学器件上进行的涂层来截断荧光FB的一部分波长这点上不同。

参照图15、图16及图17，说明半导体激光装置20C。图15是半导体激光装置20C的侧面图。图16是将波长和透过率之间的关系作为聚光透镜26a的涂层26b的特性表示的图。图17是表示在半导体激光装置20C中发生的光通过了聚光透镜26a后的光的波长和强度之间关系的图。

半导体激光装置20C向焊接区域DA照射激光LB(振荡波长：810nm)，将上侧树脂部件UR和下侧树脂部件DR加热熔融。为此，半导体激光装置20C具有装置本体26及控制部22。装置本体26根据来自控制部22的控制信号发生激光LB，将所发生的激光LB聚光后向焊接区域DA射出。控制部22根据来自管理装置70的指令信号将用于控制照射条件(强度、焦点径等)的控制信号发送到装置本体26中。

装置本体26具有半导体激光器21a、第1校准透镜21b、…、第2校准透镜21c及聚光透镜26a。由于装置本体26中，仅是聚光透镜26a与第1实施方式的装置本体21不同的结构，所以仅对聚光透镜26a进行说明。另外，第1校准透镜21b及第2校准透镜21c是将在半导体激光器21a中发生的激光LB聚光到焊接区域DA的第1光学器件，聚光透镜26a是将由于激光LB的激发而在第1光学器件中发生的荧光FB的一部分范围的波长截断的第2光学器件。

聚光透镜26a被配置在相对于第2校准透镜21c的激光LB的射出方向的前方。聚光透镜26a具有规定的焦点距离，将平行光聚光到焦点(焊接区域DA)。另外，在聚光透镜26a中，为了抑制反射的损失，在透镜表面实施适合于激光LB振荡波长的防反射的涂层26b。这种涂层26b由于不是充分考虑了激光LB振荡波长以外的波长区域的涂层，所以具有将在第1校准透镜21b及第2校准透镜21c中发生的荧光FB之中的一部分波长的光FB1截断的特性。图16中的横轴是光的波长，纵轴是光的透过率，表示涂层26b的透过特性(实线)。由图16可知，涂层26b具有使810nm的振荡波长的激光LB可靠地透过的同时，将作为附加光的荧光FB之中的一部分波长范围(1600nm到1900nm)的光(以下，称为涂层截断的荧光)FB1截断的特性。使从半导体激光器21a发射出的振荡波长的激光LB及荧光FB透过实行了具有这种特性的涂层26b的聚光透镜26a的话，如图17所示，从振荡波长的激光LB及荧光FB中除去了一部分波长范围(1600nm到1900nm)的光(以下称透过涂层的荧光)FB2通过。图17中横轴为光的波长，纵轴为光的强度。

另外，即使在聚光透镜26a中也发生荧光FB，但在树脂温度测定装置50C中不使用该聚光透镜26a中发生的荧光FB的波长范围内的波长作为观测波长即可。另外，采用了在聚光透镜26a上实施涂层26b的结构，但也可以在第2校准透镜21c上实施具有将在第1校准透镜21b中发生的荧光FB的一部分范围的波长截断的特性的涂层。

在装置本体26中，根据来自控制部22的控制信号在平板状电极21e、21f间发生电压，根据该电压从各激光射出点21i射出激光LB。这样，在装置本体26中，使从各激光射出点21i、…射出的激光LB利用第1校准透镜21b相对于激光阵列21h的短方向成为平行光，另外，利用第2校准透镜21c相对于激光阵列21h的长方向成为平行光。最后，在装置本体26中，用聚光透镜26a将作为平行光的激光LB向焊接区域DA聚光。此时，由于在聚光透镜26a上涂敷了涂层26b，在装置本体26中，不射出波长范围为1600nm到1900nm的光FB1。因此，在树脂温度测定装置50C中，将该1600nm到1900nm的波长范围作为观测波长的话，在热辐射光RB中不混入杂光。

参照图18、图19及图20，说明树脂温度测定装置50C。图18是表示从焊接区域DA、UA发射出的光的波长与强度之间关系的图。图19是将波长和透过率之间的关系作为带通滤波器54a的特性表示的图。图20是表示从焊接区域DA、UA发射出的光通过带通滤波器54a后的光的波长和强度之间关系的图。

树脂温度测定装置50C是利用来自焊接区域DA、UA的热辐射光RB测定焊接温度的放射温度计。顺便提一下，树脂温度测定装置50C既可以是根据热辐射光RB之中的单一观测波长的光来检测温度的单色式放射温度计，也可以是根据热辐射光RB之中的多个观测波长的光来检测温度的多色式放射温度计。特别是，树脂温度测定装置50C，观测波长范围被限定，被限定于由在半导体激光装置20C的聚光透镜26a上实施的涂层26b所截断的从1600nm到1900nm的波长范围内。

树脂温度测定装置50C具备聚光部51、光纤52及温度检测部54。在树脂温度测定装置50C中，由于仅是温度检测部54与第1实施方式的树脂温度测定装置50C不同的结构，所以仅对温度检测部54进行说明。图18中横轴是光的波长，纵轴是光的强度，表示在焊接区域DA、UA放射的光。由图18可知，在焊接区域DA、UA中，在反射从半导体激光装置20C射出的振荡波长的激光LB的一部分及透过涂层的荧光FB2的一部分的同时，发生热辐射光RB。来自该焊接区域DA、UA的振荡波长的激光LB及透过涂层的荧光FB2，在检测焊接区域DA、UA的焊接温度时成为杂光。因此，在树脂温度测定装置50C中，在温度检测部54，除去振荡波长的激光LB及透过涂层的荧光FB2。

因此，温度检测部54具备带通滤波器54a。带通滤波器54a是设置在接收用光纤52传送的光的位置、而仅仅使被光纤52传送的相当于从焊接区域DA、UA放射的光之中被半导体激光装置20C的涂层26b所截断的波长范围(1600nm～1900nm)的热辐射光RB1透过的滤波器。带通滤波器54a，如图19所示，具有使比被涂层26截断的波长范围(1600nm～1900nm)在短波长一侧长一些而在长波长一侧短一些的波长范围的热辐射光(以下称为“透过带通滤波器的热辐射光”)RB1可靠地透过的特性。使从焊接区域DA、UA放射的光通过具有这种特性的带通滤波器54a的话，如图20所示，仅使比1600nm～1900nm在短波长一侧长一些而在长波长一侧短一些的波长范围的热辐射光RB1透过。图19及图20中的横轴为光的波长，纵轴为光的强度。

透过了带通滤波器54a后，在温度检测部54中，使透过带通滤波器的热辐射光RB1成为校准光后，从该校准光中抽出1个或2个以上的观测波长的光。该观测波长被设定为透过带通滤波器54a的波长范围内的波长。这样，在温度检测部54中，使各观测波长的光聚光后射入红外线检测器，在红外线检测器中将各观测波长的光通过光电变换变换为电信号。另外，在温度检测部54中，根据该各观测波长的电信号计算出焊接温度。

现在，参照图14到图20，说明树脂焊接装置1C的动作进行说明。

首先，将下侧树脂部件DR和上侧树脂部件UR搭接地设置在底板11的规定位置上。这样，在树脂焊接装置1C上，根据来自管理装置70的指令，通过加压装置10在下侧树脂部件DR和上侧树脂部件UR之间施加压力。另外，在树脂焊接装置1C中，根据来自管理装置70的指令，通过机械手装置60使半导体激光装置20C的装置本体26等移动到初始位置。然后，在树脂焊接装置1C中，根据来自管理装置70的指令，使焊接温度在基准温度范围内，从半导体激光装置20C射出激光LB。

此时，在半导体激光装置20C中，不仅发射出振荡波长的激光LB，也发射出在第1校准透镜21b、第2校准透镜21c及聚光透镜26a中发生的荧光FB。但是，在半导体激光装置20C中，该荧光FB之中的一部分的波长范围的光FB1被聚光透镜26a的涂层26b所截断。因此，透过了涂层26b、压板12及上侧树脂部件UR的振荡波长的激光LB及透过涂层的荧光FB2到达下侧焊接部件DR的焊接区域DA(参照图17)。

激光LB在到达焊接区域DA之后，激光LB在焊接区域DA被吸收，焊接区域DA被加热熔融。另外，上侧树脂部件UR的焊接区域UA被该热所加热熔融，上侧树脂部件UR和下侧焊接部件DR被焊接起来。这时，在焊接区域DA、UA中，在发生热辐射光RB的同时，反射激光LB及透过涂层的荧光FB2的一部分(参照图18)。

这样，在树脂温度测定装置50C中，热辐射光RB、激光LB及透过涂层的荧光FB2到达聚光部51，用光纤52传送到温度检测部54。温度检测部54中，通过带通滤波器54a截断激光LB及透过涂层的荧光FB2及热辐射光RB的一部分，仅使透过带通滤波器的热辐射光RB1透过。即，通过带通滤波器54a除去成为杂光的光。

因此，在温度检测部54中，仅根据透过带通滤波器的热辐射光RB1，高精度地检测焊接温度。然后，根据该高精度的焊接温度，在管理装置70中，控制半导体激光装置20C的照射条件(强度、焦点径等)、由机械手装置60而得到的激光LB的焦点位置、焊接速度等。另外，在管理装置70中，根据压力传感器(未图示)检测出的压力，控制由加压装置10而得到的树脂部件DR、UR间的压力。然后，在树脂焊接装置1C中，根据这些被控制的照射条件、焦点位置、焊接速度及压力等射出激光LB的同时，在树脂部件DR、UR间施加压力，一边改变焊接位置，一边以基准压力范围内的压力而且以基准温度范围内的焊接温度进行稳定的焊接。

根据第3实施方式的树脂焊接装置1C，在入射到焊接区域DA之前，将在检测焊接温度时作为杂光的在第1光学器件中发生的荧光FB之中的一部分波长范围的光利用在聚光透镜26a上实施的涂层26b除去，因此可以在树脂温度测定装置50C中高精度地检测焊接温度。因此，在树脂焊接装置1C中，稳定地进行焊接温度管理，降低焊接不良率。另外，根据树脂焊接装置1C，由于通过在半导体激光装置20C的光学器件上通常实行的涂层26b截断荧光FB之中的一部分光，所以不需要另外的截止滤波器等。因此，在树脂焊接装置1C中，可以低成本地提高焊接温度的检测精度。

(第4实施方式)

接下来，对于第4实施方式进行说明。如图1所示，第4实施方式的树脂焊接装置1D由于具备与第1实施方式的树脂焊接装置1A相同的结构，所以省略其说明。但是，第4实施方式的树脂焊接装置1D，如图21所示，在用第1截止滤波器30截断半导体激光器21a自身发出的振荡波长以外的光AB这一点上，与第1实施方式的树脂焊接装置1A不同(即，将第1实施方式的说明中的“荧光FB”考虑为“振荡波长以外的光AB”的话，与第4实施方式几乎相当)。

其理由是，作为从半导体激光装置射出附加光(在半导体激光装置中发生的光之中，半导体激光器的振荡波长以外的光)的原因之一，有来自半导体激光器自身的振荡波长以外的光的发生。可以认为，特别是在高输出型的半导体激光器的情况下，从多个激光射出点发生激光，发生各种波长的激光。作为在这种半导体激光器发生的原因来说，存在从半导体内部的杂质能级或缺陷能级发光的可能性。即，由于焊接用的半导体激光器输出高，所以其谐振器例如具有纵为1μm、横为100μm的大小。从该谐振器输出1W的激光的话，激光功率密度为1MW/cm²以上。可以认为如果是这样的激光率密度的话，可能会从构成谐振器的半导体内部的杂质能级或缺陷能级等发生振荡波长以外的光。

顺便提一下，在第4实施方式的半导体激光装置20A中，射出如图6所示那样的振荡波长(810nm)的激光LB及作为附加光的振荡波长以外的光AB。图6是表示从半导体激光装置发射出的振荡波长的激光和附加光(在此，是来自半导体激光器自身的振荡波长以外的光)的波长与强度之间关系的图。横轴为光的波长，纵轴为光的强度。因此，图5及图7中的“附加光”在第4实施方式中作为“振荡波长以外的光”。

作为第4实施方式的第1截止滤波器30的作用来说，只要是在进行焊接之前，将从半导体激光装置20A发射出的振荡波长以外的光AB截断即可。因此，作为第1截止滤波器30的配置来说，除了与半导体激光装置20A独立分别地配置在外侧以外，也可配置在半导体激光装置20A的内部。例如，也可以配置在第1校准透镜21b和第2校准透镜21c之间、第2校准透镜21c和聚光透镜21d之间等。另外，第1截止滤波器30的配置中，希望配置在激光LB的光束扩散的部位(能量密度低的部位)。这是由于半导体激光装置20A的输出高，在将激光LB聚光的部位能量密度高，第1截止滤波器30会受热而损害之故。

现在，参照图1、图3到图11及图21，对于树脂焊接装置1D的动作进行说明。

首先，将下侧树脂部件DR和上侧树脂部件UR搭接地设置在底板11的规定位置上。这样，在树脂焊接装置1D上，根据来自管理装置70的指令，通过加压装置10在下侧树脂部件DR和上侧树脂部件UR之间施加压力。另外，在树脂焊接装置1D中，根据来自管理装置70的指令，通过机械手装置60使半导体激光装置20A的装置本体21等移动到初始位置。然后，在树脂焊接装置1D中，根据来自管理装置70的指令，使焊接温度在基准温度范围内，从半导体激光装置20A射出激光LB。

此时，半导体激光装置20A不仅发射出振荡波长的激光LB，也发射出振荡波长以外的光AB(参照图6)。但是，该振荡波长以外的光AB被第1截止滤波器30所截断。因此，仅透过了第1截止滤波器30、压板12及上侧树脂部件UR的振荡波长的激光LB到达下侧焊接部件DR的焊接区域DA(参照图8)。

激光LB在到达焊接区域DA之后，激光LB在焊接区域DA被吸收，焊接区域DA被加热熔融。另外，上侧树脂部件UR的焊接区域UA被这种热所加热熔融，上侧树脂部件UR和下侧焊接部件DR被焊接起来。这时，在焊接区域DA、UA中，在发生热辐射光RB的同时，反射一部分激光LB(参照图9)。

但是，在焊接区域DA、UA上被反射的激光LB被第2截止滤波器40所截断。因此，仅透过了第2截止滤波器40的热辐射光RB到达树脂温度测定装置50A的聚光部51。(参照图11)。即，对于热辐射光RB为杂光的光完全不入射到聚光部51。

因此，在树脂温度测定装置50A中，仅根据热辐射光RB，高精度地检测稳定的焊接温度。然后，根据该高精度的焊接温度，在管理装置70中，控制半导体激光装置20A的照射条件(强度、焦点径等)和由机械手装置60而得到的激光LB的焦点位置、焊接速度等。另外，在管理装置70中，根据压力传感器(未图示)检测出的压力，控制由加压装置10而得到的树脂部件DR、UR间的压力。然后，在树脂焊接装置1D中，根据这些被控制的照射条件、焦点位置、焊接速度及压力等射出激光LB的同时，在树脂部件DR、UR间施加压力，一边改变焊接位置，一边以基准压力范围内的压力而且以基准温度范围内的焊接温度进行稳定的焊接。

根据第4实施方式的树脂焊接装置1D，在入射到焊接区域DA之前，将在检测焊接温度时作为杂光的振荡波长以外的光AB利用第1截止滤波器30除去，故可以在树脂温度测定装置50A中高精度地检测焊接温度。因此，在树脂温度测定装置1D中，可以进行稳定的焊接温度管理，降低焊接不良率。另外，根据树脂焊接装置1D，依靠只在目前的结构上追加第1截止滤波器30这样的简单结构，可以提高焊接温度的检测精度。

(第5实施方式)

接下来，对于第5实施方式进行说明。如图12所示，由于第5实施方式的树脂焊接装置1E具有与第2实施方式的树脂焊接装置1B同样的结构，所以省略其说明。但是，第5实施方式的树脂焊接装置1E，如图22所示，在用第1截止滤波器30截断半导体激光器21a自身发出的振荡波长以外的光AB这一点上，与第2实施方式的树脂焊接装置1B不同(即，将第2实施方式的说明中的“荧光FB”考虑为“振荡波长以外的光AB”的话，与第5实施方式几乎相当)。

第5实施方式的第1截止滤波器30，在设置在半导体激光装置20B的射出部25和上侧树脂部件UR之间而且是使激光LB及作为附加光的振荡波长以外的光AB通过的位置上的同时，伴随着半导体激光装置20B的射出部25的移动而移动。作为第1截止滤波器30的作用来说，如上述那样，只要在进行焊接之前，将从半导体激光装置20B发射出的振荡波长以外的光AB截断即可。因此，作为第1截止滤波器30的配置来说，除了与半导体激光装置20B独立分别地配置在外侧以外，也可配置在半导体激光装置20B的内部。例如，也可以配置在第1校准透镜21b和第2校准透镜21c之间、第2校准透镜21c和聚光透镜21d之间、聚光透镜21d和光纤24之间、校准透镜25a和聚光透镜25b之间等。

现在，参照图12及图22，对树脂焊接装置1E的动作进行说明。

首先，将下侧树脂部件DR和上侧树脂部件UR搭接地设置在底板11的规定位置上。这样，在树脂焊接装置1E上，根据来自管理装置70的指令，通过加压装置10在下侧树脂部件DR和上侧树脂部件UR之间施加压力。另外，在树脂焊接装置1E中，根据来自管理装置70的指令，通过机械手装置60使半导体激光装置20B的射出部25等移动到初始位置。然后，在树脂焊接装置1E中，根据来自管理装置70的指令，使焊接温度在基准温度范围内，从半导体激光装置20B射出激光LB。

这时，在半导体激光装置20B中，将在装置本体23中发生后聚光了的激光LB射入光纤24。然后，在半导体激光装置20B中，用光纤24将激光LB传送到射出部25，在射出部25中聚光后将激光LB射出。

对于激光LB从半导体激光装置20B射出以后的动作来说，在树脂焊接装置1E中，由于与第4实施方式的树脂焊接装置1D的动作相同，所以省略其说明。

根据第5实施方式的树脂焊接装置1E，除了第4实施方式的树脂焊接装置1D的效果之外，由于在半导体激光装置20B中与装置本体23独立分别地构成射出部25，故可以使射出激光LB的空间节省。

(第6实施方式)

接下来，对于第6实施方式进行说明。如图14所示，由于第6实施方式的树脂焊接装置1F具有与第3实施方式的树脂焊接装置1C同样的结构，所以省略其说明。但是，第6实施方式的树脂焊接装置1F，如图23所示，在通过在半导体激光装置20C的光学器件上实施涂层来截断半导体激光器21a自身发出的振荡波长以外的光AB的一部分这一点上，与第3实施方式的树脂焊接装置1C不同(即，将第3实施方式的说明中的“荧光FB”考虑为“振荡波长以外的光AB”的话，与第6

实施方式几乎相当)。

第6实施方式的聚光透镜26a，配置在相对于第2校准透镜21c在激光LB的射出方向的前方。聚光透镜26a具有规定的焦点距离，将平行光聚光到焦点(焊接区域DA)。另外，为了抑制反射损失，在聚光透镜26a表面上实施适合于激光LB的振荡波长的防反射的涂层26b。这种涂层26b由于不是充分考虑了激光LB的振荡波长以外的波长区域的涂层，所以具有将振荡波长以外的光AB之中的一部分的波长的光AB1截断的特性。由图16可知，涂层26b具有使810nm的振荡波长的激光LB可靠地透过的同时、将作为附加光的振荡波长以外的光AB之中的一部分的波长范围(1600nm到1900nm)的光(以下，称为“涂层截断的振荡波长以外的光”)AB1截断的特性。使从半导体激光器21a发射出的振荡波长的激光LB及振荡波长以外的光AB通过实行了具有这种特性的涂层26b的聚光透镜26a的话，如图17所示，从振荡波长的激光LB及振荡波长以外的光AB中除去了一部分波长范围(1600nm到1900nm)的光(以下，称为“透过涂层的振荡波长以外的光”)AB2通过。

另外，采用了在聚光透镜26a上实施了涂层26b的结构，但也可以在作为半导体激光装置20C的其它光学器件的第1校准透镜21b、第2校准透镜21c上实施涂层。另外，第1校准透镜21b、第2校准透镜21c及聚光透镜26a是将在半导体激光器21a中发生的激光向焊接区域DA聚光的光学器件。

现在，参照图14、图16到图20及图23，对树脂焊接装置1F的动作进行说明。

首先，将下侧树脂部件DR和上侧树脂部件UR搭接地设置在底板11的规定位置上。这样，在树脂焊接装置1F上，根据来自管理装置70的指令，通过加压装置10在下侧树脂部件DR和上侧树脂部件UR之间施加压力。另外，在树脂焊接装置1F中，根据来自管理装置70的指令，通过机械手装置60使半导体激光装置20C的装置本体26等移动到初始位置。然后，在树脂焊接装置1F中，根据来自管理装置70的指令，使焊接温度在基准温度范围内，从半导体激光装置20C射出激光LB。

此时，在半导体激光装置20C中，不仅发射出振荡波长的激光LB，也发射出振荡波长以外的光AB。但是，在半导体激光装置20C中，通过聚光透镜26a的涂层26b来截断振荡波长以外的光AB之中的一部分的波长范围的光AB1。因此，仅透过了涂层26b、压板12及上侧树脂部件UR的振荡波长的激光LB及透过涂层的振荡波长以外的光AB2到达下侧焊接部件DR的焊接区域DA(参照图17)。

激光LB在到达焊接区域DA之后，激光LB在焊接区域DA被吸收，焊接区域DA被加热熔融。另外，上侧树脂部件UR的焊接区域UA被这种热所加热熔融，上侧树脂部件UR和下侧焊接部件DR被焊接起来。这时，在焊接区域DA、UA中，在发生热辐射光RB的同时，反射激光LB及透过涂层的振荡波长以外的光AB2的一部分(参照图18)。

这样，在树脂温度测定装置50C中，这样，热辐射光RB、激光LB及透过涂层的振荡波长以外的光AB2到达聚光部51，用光纤52传送到温度检测部54。在温度检测部54中，通过带通滤波器54a来截断激光LB及透过涂层的振荡波长以外的光AB2及热辐射光RB的一部分，仅使透过带通滤波器的热辐射光RB1透过。即，通过带通滤波器54a来除去成为杂光的光。

因此，在温度检测部54中，仅根据透过带通滤波器的热辐射光RB1，高精度地检测稳定的焊接温度。然后，根据该高精度的焊接温度，在管理装置70中，控制半导体激光装置20C的照射条件(强度、焦点径等)、由机械手装置60而得到的激光LB的焦点位置、焊接速度等。另外，在管理装置70中，根据压力传感器(未图示)检测出的压力，控制由加压装置10而得到的树脂部件DR、UR间的压力。然后，在树脂焊接装置1F中，根据这些被控制的照射条件、焦点位置、焊接速度及压力等射出激光LB的同时，在树脂部件DR、UR之间施加压力，一边改变焊接位置，一边以基准压力范围内的压力而且以基准温度范围内的焊接温度进行稳定的焊接。

根据第6实施方式的树脂焊接装置1F，在入射到焊接区域DA之前，将在检测焊接温度时作为杂光的振荡波长以外的光AB之中的一部分的波长范围的光利用在聚光透镜26a上实施的涂层26b除去，故可以在树脂温度测定装置50C中高精度地检测焊接温度。因此，在树脂温度测定装置1F中，进行焊接温度的管理，降低焊接不良率。另外，根据树脂焊接装置1F，由于通过在半导体激光装置20C的光学器件上通常实行的涂层26b来截断振荡波长以外的光AB之中的一部分的光，因此不需要另外的截止滤波器等。因此，在树脂焊接装置1F中可以低成本地提高焊接温度的检测精度。

以上，对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于上述的实施方式而可以用各种方式实施。

例如，在本实施方式中，适用于彼此各树脂部件的搭接焊，但也可以适用于彼此各树脂部件的对接焊等其它树脂焊接，也可以适用于焊接以外的开孔或切断等的其它加工。

另外，在第1到第3实施方式中，为了截断在半导体激光装置的光学器件的所有透镜上发生的荧光而将截断杂光的第1截止滤波器配置在半导体激光装置的外侧，但也可调查光学器件的各透镜的荧光波长特性，而将截断光学器件之中的特定透镜的荧光波长范围的第1截止滤波器配置在特定透镜的靠焊接区域侧，将在树脂温度测定装置所使用的观测波长设定在用该第1截止滤波器截断的波长范围内。顺便提一下，在多个透镜中荧光的波长范围重叠的情况下，需要将第1截止滤波器配置在其波长范围重叠的多个透镜的靠焊接区域侧。

另外，在本实施方式中采用将杂光全部截断的滤波器构成第1截止滤波器，但也可以采用仅仅截断观测波长为1100nm到2800nm的滤波器，也可以采用仅仅截断在树脂温度测定装置中所用的单一或多个观测波长的光的滤波器。

另外，在本实施方式中，在半导体激光装置中使用了第1及第2校准透镜，但也可以使用球形透镜等其它的透镜。

另外，在第3及第6实施方式中，通过在聚光透镜上实施的涂层来截断荧光的一部分波长范围的光，但也可以是通过在半导体激光装置的光学器件上实施的涂层之外的手段、例如利用光学透镜等的透过特性等来截断荧光。另外，也可以不是直接聚光型，而是纤维输出型。

产业上的可利用性

根据本发明，由于在进行加工之前从在光学系统中发生的光之中截断波长为用于检测温度的观测波长的光，所以在检测加工温度时，杂光不混入观测波长的热辐射光。因此，可以高精度地检测加工温度，通过稳定的加工温度管理，可降低加工不良的发生。

Claims (15)

1.一种激光加工装置，通过向被加工部件照射激光从而加工被加工部件，其特征在于：

包括：发生激光的激光器；

将所述激光器发生的激光聚光到加工区域的光学器件；和

设置在所述被加工部件和所述光学器件之间、将被所述激光激发而在所述光学器件中发生的荧光的波长截断的滤波器；

在测定加工区域的温度时，使用被所述滤波器截断了的波长的光。

2.一种激光加工装置，通过向被加工部件照射激光从而加工被加工部件，其特征在于：

包括：发生激光的激光器；

将所述激光器发生的激光聚光到加工区域的第1光学器件；和

设置在所述被加工部件和所述第1光学器件之间、将被所述激光激发而在所述第1光学器件中发生的荧光的波长截断的第2光学器件；

在测定加工区域的温度时，使用被所述第2光学器件截断了的波长的光。

3.根据权利要求1或2所述的激光加工装置，其特征在于：所述滤波器或所述第2光学器件，将所述激光的振荡波长以外的波长截断。

4.一种激光加工温度测定装置，在用权利要求1或2所述的激光加工装置进行加工时，测定加工区域的温度，其特征在于：

包括基于从所述加工区域热辐射出来的光之中被所述滤波器或所述第2光学器件截断了的波长的光来检测温度的温度检测器件。

5.一种激光加工方法，通过向被加工部件照射激光从而加工被加工部件，其特征在于：

包括：发生激光的激光发生工序；

将在所述激光发生工序中发生的激光用光学系统聚光到加工区域的聚光工序；和

在进行加工之前利用滤波器将被所述激光激发而在所述光学系统中发生的荧光的波长截断的荧光截断工序；

在测定加工区域的温度时，使用在所述荧光截断工序中被截断了的波长的光。

6.一种激光加工方法，通过向被加工部件照射激光从而加工被加工部件，其特征在于：

包括：发生激光的激光发生工序；

将在所述激光发生工序中发生的激光用第1光学系统聚光到加工区域的聚光工序；和

利用第2光学系统将被所述激光激发而在所述第1光学系统中发生的荧光的波长截断的荧光截断工序；

在测定加工区域的温度时，使用在所述荧光截断工序中被截断了的波长的光。

7.一种激光加工温度测定方法，它是测定在用权利要求5或6所述激光加工方法进行加工时的加工区域温度的激光加工温度测定方法，其特征在于：

包括基于从所述加工区域热辐射出来的光之中在所述荧光截断工序中被截断了的波长的光来检测温度的温度检测工序。

8.一种激光加工装置，它是利用激光焊接彼此各树脂部件的激光加工装置，其特征在于：

包括：发生激光的半导体激光器；和

设置在所述半导体激光器和所述树脂部件之间、将在所述半导体激光器中发生的光之中在测定焊接区域温度时波长为观测波长的光截断的滤波器；

在测定焊接区域的温度时，使用所述被滤波器截断了的波长的光。

9.一种激光加工装置，它是利用激光焊接彼此各树脂部件的激光加工装置，其特征在于：

包括：发生激光的半导体激光器；和

将所述半导体激光器发生的激光聚光到焊接区域的同时、将在所述半导体激光器中发生的光之中在测定焊接区域的温度时波长为观测波长的光截断的光学器件；

在测定焊接区域的温度时，使用被所述光学器件截断了的波长的光。

10.根据权利要求8或9所述的激光加工装置，其特征在于：所述滤波器或所述光学器件，将波长为所述半导体激光器的振荡波长以外的光截断。

11.根据权利要求8或9所述的激光加工装置，其特征在于：所述滤波器或所述光学器件，将波长为从1100nm到2800nm范围的光截断。

12.一种激光加工温度测定装置，它是在用权利要求8或9所述的激光加工装置进行焊接时测定焊接区域温度的激光加工温度测定装置，其特征在于：

包括基于从所述焊接区域热辐射出来的光之中被所述滤波器或所述光学器件截断了的波长的光来检测温度的温度检测器件。

13.一种激光加工方法，它是利用激光焊接彼此各树脂部件的激光加工方法，其特征在于：

包括：用半导体激光器发生激光的激光发生工序；和

在进行焊接之前利用滤波器将在所述激光发生工序中发生的光之中在测定焊接区域温度时波长为观测波长的光截断的滤波工序；

在测定焊接区域的温度时，使用在所述滤波工序中被截断了的波长的光。

14.一种激光加工方法，它是利用激光焊接彼此各树脂部件的激光加工方法，其特征在于：

包括：用半导体激光器发生激光的激光发生工序；和

利用将在所述激光发生工序中发生的激光聚光到焊接区域的光学系统、将在所述激光发生工序中发生的光之中在测定焊接区域的温度时波长为观测波长的光进行截断的滤波工序；

在测定焊接区域的温度时，使用在滤波工序中被截断了的波长的光。

15.一种激光加工温度测定方法，它是测定用权利要求13或14所述的激光加工方法进行焊接时的焊接区域温度的激光加工温度测定方法，其特征在于：

包括基于从所述焊接区域热辐射出来的光之中在滤波工序中被截断了的波长的光来检测温度的温度检测工序。

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