JPH07284931A - 溶融加工装置および溶融加工の制御方法および溶融加工の監視方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 材料の特定部位が溶融状態に達したか否かを
リアルタイムで監視する。 【構成】 溶融加工開始前もしくは特定の溶融加工経過
時間後たる溶融加工の初期において、目標とする溶融許
容部分の外周部表面を構成する被接合材５ａの固相表面
の照射点１２に光ビーム９を照射し、その反射光１０を
検出部８が列状または格子状に配置された受光素子７で
受光し、溶融加工開始前もしくは特定の溶融加工経過時
間後の受光量が最大となる検出部８を判定回路１０２で
判定する。溶融加工の進行により溶融池１３の表面積外
周部が照射点１２に達すると、上記検出部８の溶融加工
中における受光量の変化を検出し、溶融加工中の被接合
材５ａ，５ｂに形成された溶融池１３の深さが被接合材
５ａ，５ｂの接合に適した溶融状態となったことを正確
に監視する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は溶融用エネルギを投与
して材料を溶融する溶融加工装置、溶融加工の制御方法
および溶融加工の監視方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】材料の溶融による例えば溶接やろう付け
などのような所望の加工を行う方法では、材料の溶融進
行状態が品質に大きく影響を与える。例えば溶接やろう
付けのような接合加工方法は、被接合部にある被接合材
と同種あるいは異種の材料を外部から投与する溶融用エ
ネルギで溶融した後、その溶融された材料への溶融用エ
ネルギ投与停止で凝固させ、複数の被接合材を互いに接
合するものである。

【０００３】溶融用エネルギとしては、例えばトーチ、
発熱体から材料への伝熱、電気抵抗発熱、レーザのよう
な光ビーム、アーク放電などがある。図４０には例えば
溶融用エネルギとしてアーク放電を用いた従来の溶接を
示す。この図４０において、溶接加工を施すための被接
合材５ａと被接合材５ｂを重ね合わせ、被接合材５ａ，
５ｂを接地し、その被接合材５ａ，５ｂの上部に溶接電
極１を所定距離だけ離間して配置する。溶接電源２から
溶接電極１に電流を供給し、溶接電極１と被接合材５
ａ，５ｂとの間にアークを発生させ、被接合材５ａ，５
ｂの目標とする溶融許容部分を溶融池１３に形成する。
この溶融池１３が形成されたところで、上記溶接電極１
への電流供給を停止すると、溶接池１３内の溶融成分が
凝固し、この凝固にて被接合材５ａ，５ｂ同士が溶接さ
れた重ね継手を形成する。

【０００４】この場合、被接合材５ａ，５ｂの接合部は
溶融・凝固に伴って接合が進んでいくため、接合加工部
の品質は材料の溶融進行状態に大きく左右される。

【０００５】また、図４１には例えば二つの被接合材を
その間にこれら被接合材よりも低い融点温度を有するろ
う材を介して、このろう材を溶融することによって被接
合材同士を接合するろう付け工程の構成が示される。こ
のろう付け工程においては、図４１に示すように被接合
材５ａ，５ｂをろう材６を介して配置し、エネルギ発生
源１５より加熱器１４にエネルギを投与して加熱する。
ろう材６は溶融した後、被接合材５ａ，５ｂ間に広が
り、被接合材５ａの周囲および被接合材５ｂの側面部に
排出される。このようなろう付け工程においては、従
来、後工程としてろう付け部の外観検査を行い、ろう材
６の被接合材５ａ，５ｂ間での広がり具合や過剰な排出
状態の不具合などといった不良を判定する方法がとられ
ていた。

【０００６】このような外観検査方法としては従来一つ
一つ作業者の目視による検査が行われていたが、このよ
うな場合、膨大な時間および人手を要するため量産製造
技術の高効率化といった点からは問題となっていた。

【０００７】このような問題に対処する方法として例え
ば特開昭６０−１３３９６８号公報に記載された検査方
法が知られている。図４２にはその構成、図４３には検
査の原理図が示される。図４２において、３０はレーザ
発振器、３１は半透鏡、３２は光ファイバ、３３，３４
は集光レンズ、３５は半田、３６は受光部、３７は半田
付け検査部である。このような構成において、レーザ発
振器３０から発振された検査用のレーザ光は半透鏡３１
によって曲げられ、光ファイバ３２、集光レンズ３３を
介して半田３５に照射され、反射する。反射したレーザ
光は再び光ファイバ３２、集光レンズ３４を介して受光
部３６にて受光される。受光部３６での受光量を図４３
のごとき電気信号に変換し、この電気信号の半田溶融状
態による変化を出力する。図４４には各半田付け状態に
おける乱反射の状態が示される。半田付け状態による乱
反射の度合によって電気信号が異なり、図４４のａ図に
示すような良好な半田付けの場合は、図４４のｂ図に示
すいも半田付けと比較して乱反射の度合いが小さいので
受光量は大きく、良好な半田付けの場合の電気信号は図
４３中のＶ０Ａのように、いも半田付けの場合の電気信
号Ｖ０Ｂよりも大きくなる。また、半田のない場合には
図４４のｃ図に示すように乱反射方向の度合いがさらに
小さくなり、電気信号は図４３中のＶ０Ｃのごとくさら
に大きくなる。このような良否判定をあらかじめ設定し
た閾値との比較によって行い、例えば図４３のごとく出
力が閾値Ｖ１とＶ２の間にあるＶ０Ａの場合には良好な
半田付けであり、閾値Ｖ１より小さい電気信号Ｖ０Ｂの
場合には不良ないも半田付け、閾値Ｖ２より大きい電気
信号Ｖ０Ｃのような場合には半田なし不良と判断する。
このようにして、半田付けの良否を判定することができ
る。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなアーク溶
接をはじめとする各種溶接においては、溶接材料の溶け
込みが継手強度などの品質を左右する重要な因子となる
が、溶け込みはアークを発生させる電極の形状や電極と
被接合材との距離などによってばらつくため、加工材料
毎に溶け込みがばらつき、溶け込み不良が発生するとい
った問題点があった。

【０００９】また、ろう付けの検査方法として上記のよ
うな方法によって、いもろう付け、ろう無しといった不
具合を判定することはできるが、ろう材の広がり形状を
特定するのは困難であり、特に、ろう材の溶融中におい
て、溶融ろう材が過剰な範囲に流れた場合に、その範囲
を判別することが難しく、また、品質の判定にとって重
要なフィレットの形成状態について詳細に判別すること
ができないという問題点があった。

【００１０】また、ろう付けをはじめとする溶融加工に
おいては、従来ろう材などの溶融状態を作業者が目視に
よって判断しつつ加工条件などを変更しているため、加
工の不良率低減といった点においても限界があり、問題
であった。

【００１１】この発明は上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、溶融用エネルギを投与して
材料を溶融する溶融加工において、溶融加工の進行に伴
って材料の特定の部位が溶融状態に達したか否かを判定
し、品質の良否を大きく反映する溶融後の材料の溶融領
域の広がり量および流動量さらには形状といった溶融状
態を加工中にリアルタイムで監視する方法、および材料
の溶融状態を制御することによって加工品質を安定にす
る溶融加工装置、およびその制御方法を提供することを
目的とする。また、照射点の表面状態の変化やフラック
スをはじめとする表面活性剤の蒸発、飛散といった光ビ
ームの散乱の影響を受けることなく安定に溶融状態を監
視することを目的とする。また、材料の溶融範囲を一定
基準範囲に安定性よく抑性することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載した第１
の発明に係る溶融加工の監視方法は、目標とする材料溶
融許容部分の外周部表面または目標とする溶融材料流れ
許容部分の外周部表面に監視用光ビームを照射し、その
監視用光ビームの材料表面からの反射光を受光素子で受
光し、この受光素子の加工中での出力の変化にて溶融加
工中の材料の溶融状態を監視することを特徴とするもの
である。

【００１３】請求項２に記載した第２の発明に係る溶融
加工の監視方法は、第１の発明における受光素子として
反射光の検出部が列状または格子状に配置された受光素
子を用い、第１の発明における受光素子の溶融加工中で
の出力の変化として受光素子の受光量が最大となる検出
部での受光量の変化を用い、この受光量の変化として材
料の監視用光ビームの照射部分が溶融される以前のも
の、または特定の加工経過時間後のものを用いることを
特徴とするものである。

【００１４】請求項３に記載した第３の発明に係る溶融
加工の監視方法は、第１の発明における受光素子は、監
視用光ビームの照射部分が溶融される以前における監視
用光ビームの反射光路からは特定の距離だけ離し、さら
に溶融後の反射光が投光されるような位置に配置して、
この受光素子の溶融加工中での出力の変化を検出して、
溶融加工中の材料の溶融状態を監視することを特徴とす
るものである。

【００１５】請求項４に記載した第４の発明に係る溶融
加工の監視方法は、第１の発明における受光素子として
反射光の受光位置を検出する受光素子を用い、第１の発
明における受光素子の溶融加工中での出力の変化として
受光素子の受光位置に応じた位置座標情報の変化を用い
ることを特徴とするものである。

【００１６】請求項５に記載した第５の発明に係る溶融
加工装置は、エネルギ発生源とエネルギ制御部と光ビー
ム源と受光器と比較判定回路と制御回路とを備え、エネ
ルギ発生源が溶融用エネルギを発生し、エネルギ制御部
がエネルギ発生源から出力される溶融用エネルギを制御
し、光ビーム源が目標とする材料溶融許容部分の外周部
表面または目標とする溶融材料流れ許容部分の外周部表
面に監視用光ビームを照射し、受光器が光ビームの材料
表面からの反射光の受光量を検出し、比較判定回路が受
光器での受光量と予め設定された閾値とを比較し、制御
回路が比較判定回路からの比較結果に応答してエネルギ
発生源を制御するための信号をエネルギ制御部にフィー
ドバックしてエネルギ発生源によるエネルギ投与を制御
することを特徴とするものである。

【００１７】請求項６に記載した第６の発明に係る溶融
加工装置は、第６の発明における受光器は、監視用光ビ
ームの照射部分が溶融される以前における監視用光ビー
ムの反射光路からは特定の距離だけ離し、さらに溶融後
の反射光が投光されるような位置に配置することを特徴
とするものである。

【００１８】請求項７に記載した第７の発明に係る溶融
加工装置は、エネルギ発生源とエネルギ制御部と光ビー
ム源と受光器と距離算定回路と比較判定回路と制御回路
とを備え、エネルギ発生源が溶融用エネルギを発生し、
エネルギ制御部がエネルギ発生源から出力される溶融用
エネルギを制御し、光ビーム源が目標とする材料溶融許
容部分の外周部表面または目標とする溶融材料流れ許容
部分の外周部表面に監視用光ビームを照射し、受光器が
光ビームの材料表面からの反射光の受光位置を検出して
受光位置に応じた位置座標情報を出力し、距離算定回路
が受光器からの位置座標情報に基づき受光位置の変位距
離を算定し、比較判定回路が距離算定回路からの変位距
離と予め設定された閾値とを比較し、制御回路が比較判
定回路からの比較結果に応答して上記エネルギ発生源を
制御するための信号を上記エネルギ制御部にフィードバ
ックして上記エネルギ発生源によるエネルギ投与を制御
することを特徴とするものである。

【００１９】請求項８に記載した第８の発明に係る溶融
加工装置は、第５ないし第７のいずれかの発明における
比較判定回路の出力に従って材料の溶融部分の温度を低
下させる冷却手段を備えたことを特徴とするものであ
る。

【００２０】請求項９に記載した第９の発明に係る溶融
加工装置は、第５ないし第７のいずれかの発明における
エネルギ発生源がパルス通電によって溶融用エネルギを
発生する手段を備えたことを特徴とするものである。

【００２１】請求項１０に記載した第１０の発明に係る
溶融加工装置は、第５ないし第７のいずれかの発明にお
けるエネルギ発生源がパルス通電によって溶融用エネル
ギを発生する手段を備え、第５ないし第７のいずれかの
発明における光ビーム源が上記エネルギ発生源のパルス
通電の周波数以上の周波数で走査する手段を備えたこと
を特徴とするものである。

【００２２】請求項１１に記載した第１１の発明に係る
溶融加工の制御方法は、目標とする材料溶融許容部分の
外周部表面または目標とする溶融材料流れ許容部分の外
周部表面に監視用光ビームを照射し、その監視用光ビー
ムの材料表面からの反射光を受光位置を検出する受光素
子で受光し、この受光器からの座標に基づいて受光位置
の変位距離を算定し、この算定した変位距離を予め設定
された閾値と比較し、この比較結果を予め設定された所
定設定情報と比較し、この比較結果に基づいて溶融用エ
ネルギの投入量と投入時間とを決定し、この決定に応答
して上記溶融用エネルギの材料への投与を制御すること
を特徴とするものである。

【００２３】請求項１２に記載した第１２の発明に係る
溶融加工の制御方法は、目標とする材料溶融許容部分の
外周部表面または目標とする溶融材料流れ許容部分の外
周部表面に監視用光ビームを照射し、その監視用光ビー
ムの材料表面からの反射光を受光位置を検出する受光素
子で受光し、この受光器からの座標に基づいて受光位置
の変位距離を算定し、この算定した変位距離を予め設定
された閾値と比較し、この受光量と閾値を比較する毎に
加工開始からの経過時間を記憶し、上記受光量が閾値よ
り小さくなった場合に上記記憶された経過時間が予め設
定された所定設定情報と比較判定し、この判定結果に基
づき溶融用エネルギの出力条件を決定し、この決定に応
答して上記溶融用エネルギの材料への投与を制御するこ
とを特徴とするものである。

【００２４】請求項１３に記載した第１３の発明に係る
溶融加工の制御方法は、目標とする材料溶融許容部分の
外周部表面または目標とする溶融材料流れ許容部分の外
周部表面または目標とする溶融材料流れ許容部分の外周
部表面に監視用光ビームを照射し、その監視用光ビーム
の材料表面からの反射光を受光位置を検出する受光素子
で受光し、この受光器からの座標に基づいて受光位置の
変位距離を算定し、この算定した変位距離を予め設定さ
れた閾値と比較し、この変位距離が閾値より大きくなっ
た場合に受光位置の変位方向を算出し、この変位方向を
予め設定された所定変位方向と比較し、この比較結果に
基づき溶融用エネルギの出力条件を決定し、この決定に
応答して上記溶融用エネルギの材料への投与を制御する
ことを特徴とするものである。

【００２５】

【作用】第１の発明の溶融加工の監視方法は、監視用光
ビームの照射部分における材料の固相から溶融状態への
変化を監視するか、監視用光ビームの照射部分への溶融
状態となった材料の到達（溶融状態となった材料の広が
り）を監視する。

【００２６】第２の発明の溶融加工の監視方法は、受光
量の変化によって、監視用光ビームの照射部分における
材料の固相から溶融状態への変化を監視するか、監視用
光ビームの照射部分への溶融状態となった材料の到達を
監視する。

【００２７】第３の発明の溶融加工の監視方法は、第２
の発明と同様に受光量の変化によって、監視用光ビーム
の照射部分における材料の固相から溶融状態への変化を
監視するか、監視用光ビームの照射部分への溶融状態と
なった材料の到達を監視する。

【００２８】第４の発明の溶融加工の監視方法は、受光
位置座標情報の変化によって、監視用光ビームの照射部
分における材料の固体から溶融状態への変化を監視する
か、監視用光ビームの照射部分への溶融状態となった材
料の到達を監視する。

【００２９】第５の発明の溶融加工装置は、受光量と閾
値との比較によって、材料に投与される溶融用エネルギ
の投与を制御する。例えば制御回路がエネルギ発生源を
制御するための信号をエネルギ制御部にフィードバック
してから所定時間後に、溶融用エネルギの投与を停止す
るか、または制御回路がエネルギ発生源を制御するため
の信号をエネルギ制御部にフィードバックしてから溶融
用エネルギの投与量を低下し、その溶融用エネルギの投
与量低下から所定時間後に溶融用エネルギの投与を停止
する。

【００３０】第６の発明の溶融加工装置は、第５の発明
と同様に受光量と閾値との比較によって、材料に投与さ
れる溶融用エネルギの投与を制御する。例えば、制御回
路がエネルギ発生源を制御するための信号をエネルギ制
御部にフィードバックしてから所定時間後に溶融エネル
ギの投与を停止するか、または制御回路がエネルギ発生
源を制御するための信号をエネルギ制御部にフィードバ
ックしてから溶融用エネルギの投与量を低下し、その溶
融用エネルギの投与量低下から所定時間後に溶融用エネ
ルギの投与を停止する。

【００３１】第７の発明の溶融加工装置は、受光位置の
変位距離と閾値との比較によって、材料に投与される溶
融用エネルギの投与を制御する。例えば制御回路がエネ
ルギ発生源を制御するための信号をエネルギ制御部にフ
ィードバックしてから所定時間後に、溶融用エネルギの
投与を停止するか、または制御回路がエネルギ発生源を
制御するための信号をエネルギ制御部にフィードバック
してから溶融用エネルギの投与量を低下し、その溶融用
エネルギの投与量低下から所定時間後に溶融用エネルギ
の投与を停止する。

【００３２】第８の発明の溶融加工装置は、冷却手段が
溶融部分の流動を抑制する。

【００３３】第９の発明の溶融加工装置は、エネルギ発
生源からのパルス通電加熱による溶融用エネルギが材料
に電磁ピンチ効果を誘発する。

【００３４】第１０の発明の溶融加工装置は、エネルギ
発生源からのパルス通電加熱による溶融用エネルギが走
査するので、走査半周期分での受光量変化を、溶融材料
の流動１周期分以内でとらえる。

【００３５】第１１の発明の溶融加工の制御方法は、受
光位置の変位距離と閾値との比較結果を所定設定時間と
比較して、溶融用エネルギの投入量と投入時間とを制御
し、材料の均熱化を図る。

【００３６】第１２の発明の溶融加工装置の制御方法
は、溶融加工の経過時間が所定設定時間以内である場合
に、溶融用エネルギの出力条件を制御し、材料の均熱化
の精度を高める。

【００３７】第１３の発明の溶融加工装置の制御方法
は、受光位置の変位方向と変位位置とで溶融用エネルギ
の出力条件を制御し、容易な構成で材料の均熱化の精度
を高める。

【００３８】

【実施例】以下、この発明の各実施例を図１乃至図３９
を用い、前述の従来例と同一部分に同一符号を付して説
明する。 実施例１．図１はこの発明の実施例１に係る溶融加工の
監視方法を採用する溶融加工装置の構成を示すブロック
図、図２はこの実施例１の被接合材の溶融池の表面状態
と溶融用エネルギの照射部分を拡大して示す断面図、図
３はこの実施例１の受光量の変化を示す図である。材料
を溶融するための溶融用エネルギとしては、例えばトー
チ、発熱体から材料への伝熱、電気抵抗発熱、レーザの
ような光ビーム、アーク放電が一般にはあるが、この実
施例１ではアーク加熱を利用したスポット溶接を例に挙
げて説明する。図１において、被接合材５ａと被接合材
５ｂを重ね合わせるとともに接地し、その被接合材５
ａ，５ｂの上部に離間配置した溶接電極１に電流を溶接
電源２から供給し、溶接電極１と被接合材５ａ，５ｂと
の間にアークを発生させ、被接合材５ａ，５ｂの目標と
する溶融許容部分を溶融池１３に形成する。この溶融池
１３の深さと表面積とは比例の関係にある。

【００３９】具体的には、被接合材５ａ，５ｂの材質と
溶融用エネルギの強さとがわかり、溶融池１３の表面積
の直径が何ミリメートルならば、溶融池１３の深さは被
接合材５ａの表面から何ミリメートルであるというよう
に、溶融池１３の表面積の直径から溶融池１３の深さを
正確に予測することができる。よって、この実施例１の
監視方法では、上記のようなアークスポット溶接におい
て、光発生源３と集光レンズ４からなる光ビーム源３４
０を溶接電極１の側方に離間配置し、光発生源３で発生
した監視用光ビーム９を集光レンズ４で集光し、その集
光された監視用光ビーム９のスポットを目標とする材料
溶融許容部分の外周部表面に設定された照射点１２に照
射するようにする。そして、照射点１２での監視用光ビ
ーム９の反射光１０を受光するように受光素子７を配置
する。この照射点１２は被接合材５ａ，５ｂを適切に接
合するための溶融許容部分としの溶融池１３の深さから
溶融池１３の表面積の直径を算出し、その算出された溶
融池１３の外周部となる被接合材５ａの表面に設定され
ていることから、溶融加工の初期において照射点１２は
被接合材５ａの固体表面にあり、溶融加工の進行によっ
て溶融池１３の深さが深くなるとともに表面積が広が
り、その溶融池１３の深さが設定深さとなる時期におい
て照射点１２が溶融池１３の外周部表面に位置すること
になる。上記受光素子７は、例えばフォトダイオードや
フォトトランジスタなどのような光量を検出する検出部
８がアレイ状（列状または格子状）に配置された受光素
子であり、このような受光素子７としては市販されてい
るフォトダイオードやＣＣＤなどが用いられる。この受
光素子７の各検出部８の受光量を光電変換回路１０１で
電圧値あるいは電流値などの電気信号Ｖに変換する。こ
の受光素子７の出力端に接続された最大受光部判定回路
１０２は、溶接加工開始前もしくは溶接加工開始後にお
ける特定の加工経過時間後の被接合材５ａの固体状態に
なったままの溶接許容部分の外周部表面に位置する照射
点１２からの監視用光ビーム９の反射光１０の受光量が
最も大きくなる検出部８を判定し、その検出部８の出力
を表示回路１０３に出力する。表示回路１０３は最大受
光部判定回路１０２から出力に応じ受光量が最も大きく
なる検出部８の受光量に相当する電気信号Ｖの内容を表
示器１０４に表示させる。

【００４０】溶融加工において、一般的には、材料保持
治具の寸法精度、がたつき、あるいは光ビーム源および
受光素子の位置決め誤差および材料自身の寸法精度など
によって、材料に照射される監視用光ビームの反射光の
受光位置にはずれを生じ、受光範囲の狭い単体の検出部
のみ有するような受光素子では受光量が変わり、安定し
て溶融加工を監視することが困難になる。これに対し
て、この実施例１のごとく受光素子として光量を検出す
る検出部８をアレイ状に配置した受光素子７を用いれ
ば、上記受光位置のずれに左右されず、受光素子７がほ
ぼ一定の光量を検出することができる。しかも、この実
施例１では溶融加工の初期において照射点１２は被接合
材５ａの固体表面にあり、溶融加工の進行によって溶融
池１３の深さが深くなるとともに表面積が広がり、その
溶融池１３の深さが設定深さとなる時期において照射点
１２が溶融池１３の外周部表面に位置するというよう
に、照射点１２を溶接許容部分の外周部表面に設定し、
この照射点１２からの反射光１０を受光素子７で受光
し、この受光素子７の溶融加工中での出力の変化を検出
して、溶接加工中の被接合材５ａ，５ｂの溶融状態を監
視するので、溶融池１３の深さが被接合材５ａ，５ｂの
溶接加工に適切な設定深さに到達したことを正確にリア
ルタイムで監視できる。つまり、アーク圧力と溶融池１
３内の溶融物の表面張力および対流によって表面形状に
ゆらぎが発生する。そして、溶融加工が進行し、溶融池
１３の深さが設定深さに到達し、溶融池１３の表面積が
広がり、その溶融加工の進行に伴う溶融池１３の表面積
の外周部が図２に示すように照射点１２に達すると、図
２に点線で示すそれまでの監視用光ビーム９の反射光１
０は溶融池１３の外周部の山形を描くゆらぎに応じ実線
で示す反射光１１へと反射方向が不規則に変化し、照射
点１２からの反射光は実線示の反射光１０と仮想線示の
反射光１１との間を往復するため、それまで受光量が最
大であった検出部８での受光量は激しく変化し、その変
化の様子が表示器１０４に表示される。よって、この表
示器１０４の表示を視認することによって、溶融池１３
の深さが図１に示すように被接合材５ａから被接合材５
ｂにわたって形成され、被接合材５ａ，５ｂの溶接加工
に適切な設定深さに到達したことを正確にリアルタイム
で監視できる。

【００４１】上記照射点１２からの反射光の変化の様子
について図３を用い説明する。溶接加工開始初期で照射
点１２における被接合材５ａ，５ｂが溶融する前におい
て、反射光１０の受光量が最も大きくなる検出部８の電
気信号Ｖに対応する表示器１０４に表示される光量の変
化は、照射点１２まわりの被接合材５ａ表面が加熱に伴
い徐々に表面状態が変化する状態変化によって、ライン
Ａ〜Ｂのように振幅の少ない時間幅の大きな緩やか変化
となる。この後、溶接加工の進行で溶融池１３の深さと
表面積とが広がり、溶融池１３の表面積の外周部が照射
点１２に達すると、監視用光ビーム９の反射光は図２に
点線で示す反射光１０と実線で示す反射光１との間で不
規則に変化するため、検出部８からの電気信号Ｖに対応
する表示器１０４に表示される光量の変化は、ラインＢ
〜Ｃのごとく振幅の大きい時間幅の小さな激しい変化と
なり、結果として、照射点１２が溶融したことを瞬時に
的確に判定することができる。特に、レーザ加熱やアー
ク加熱の場合には、溶融用エネルギが溶融物を押圧する
方向の力が溶融池１３の中央部に働くため、図２に示す
ように、溶融池１３の表面中央部は凹状になり、溶融池
１３の表面外周部は凸状になり、結果として、反射光１
０，１１というように、監視用光ビーム９の反射光の反
射方向に変化が生じるため、より感度よく溶融加工を監
視することができる。

【００４２】監視用光ビーム９としては白色光、キセノ
ンランプ光およびレーザ光などがあるが、集光性に優れ
たレーザ光を用いるのが好ましく、また、装置構成上、
発振器が小さく光軸合わせの容易な可視レーザ光を発振
する半導体レーザ、Ｈｅ−Ｎｅレーザが好ましい。また
監視用光ビーム９のスポット径としては小さいほど材料
溶融状態の平均的情報ではなく局部的情報が得られる。
すなわち、加熱中心部が溶融を開始して溶融する領域が
広がり、監視用光ビーム９の照射点が固体から溶融状態
に変化する現象を瞬時にとらえることができるため、感
度よく溶融加工を監視でき、概ねφ０．５ｍｍ以下であ
ることが好ましい。また、照射点への入射角は大きい方
が良く、具体的には半導体レーザを用いた場合、出力１
ｍＷ以上のものであれば、入射角が概ね４０°以上であ
れば拡散反射成分が抑制されて効率良く受光できる。

【００４３】ここで良好な溶接継手性能を得るために
は、適正な溶け込み深さが必要となるが、溶け込み深さ
（溶融池１３の深さ）と溶融幅（溶融池１３の表面積）
の関係は投与するエネルギの種類や投与量によって決定
することができるので、所望の溶け込み深さが得られる
溶融幅をあらかじめ求めておき、その溶融幅の外周部表
面に監視用光ビーム９を照射し、照射点１２が溶融した
かどうかを判定することにより、溶接品質を適切に監視
することができる。

【００４４】実施例２．図４はこの発明の実施例２に係
る溶融加工の監視方法を採用した溶融加工装置の構成を
示すブロック図であり、上記実施例１の図１と同じもの
には同一の符号を用い、その説明を省略する。図５はこ
の実施例２の被接合材の溶融したろう材の状態と溶融用
エネルギの照射部分を拡大して示す断面図、図６はこの
実施例２の受光量の変化を示す図である。この実施例２
の溶融加工としては、図５に示すように被接合材５ａ，
５ｂの間に被接合材よりも低い溶融温度を有するろう材
６を介在させて加熱し、ろう材６を溶融することによっ
て接合するろう付けを例として図示して説明する。ろう
材６は被接合材の材質に応じて選定され、例えば、はん
だ、銀ろう、りん銅ろう、銅ろう、ニッケルろう、金ろ
うなどである。

【００４５】実施例１の溶接加工の監視方法は監視用光
ビーム９を照射した材料自身が溶融するものであった
が、この実施例２のろう付け加工の監視方法は、図５に
示すように、ろう材６が溶融して被接合材５ａ，５ｂ間
から流出し、その流出したろう材６の表面が被接合材５
ａの角部と被接合材５ｂに対する監視用光ビーム９の照
射点１２とを結ぶ傾斜面を呈し、ろう材６の流動先端部
が照射点１２に達すると、図４に示すように、照射点１
２における監視用光ビーム９の反射光１０の反射方向の
変化をアレイ状の受光素子７，光電変換回路１０１，最
大受光部判定回路１０２，表示回路１０３および表示器
１０４でとらえることによって、ろう材６が照射点１２
に流動してきたことを監視することができる。

【００４６】具体的には、この実施例２の溶融加工の監
視方法によれば、ろう材６が溶融する前の監視用光ビー
ム９の反射光１０の受光量が最も大きくなる検出部８の
光量に対応する電気信号Ｖは、照射点１２まわりの被接
合材５ａの表面状態の加熱に伴う変化によって、図６に
示すラインＡ〜Ｂのように振幅の少ない時間幅の大きな
緩やか変化であり、その後、ろう材６が溶融して被接合
材５ａ，５ｂ間から流出して照射点１２に達すると、そ
れまでの監視用光ビーム９の反射光１０はろう材の流動
形状によって反射光１１へと反射方向が変化するため、
それまで受光量が最大であった検出部８の受光量は著し
く低下し、その結果、電気信号Ｖは図６に示すラインＢ
〜Ｃのごとく急激に低下したままとなるので、ろう材６
が流動してきたことを判定することができる。この実施
例２では電気信号を表示したが、最大受光部判定回路１
０２の次に、この出力と閾値Ｖｔｈ１との比較を行なう
比較判定回路を設け、電気信号がＶｔｈ１以下になった
場合に表示回路１０３を通して例えばＬＥＤなどを点灯
するようにして、ろうが流動してきたことを表示しても
よい。

【００４７】また、照射点１２に入射するレーザのスポ
ット径としては、ろう材６として銀ろう、りん銅ろうを
用いた場合に概ねφ０．５ｍｍ以下であれば、流動形状
に対して瞬時に方向が変化して感度良く溶融加工を監視
することができる。照射点１２への入射角は大きい方が
良い。監視用光ビーム９として半導体レーザ光を用いた
場合、出力１ｍＷ以上のものであれば、入射角は概ね４
０°以上であれば拡散反射成分が抑制されて効率良く受
光できる。また、ろう材６の流動方向に対して垂直方向
ないし流動方向に対向する方向から照射すると、ろう材
６の流動先端部の形状変化に対して正確に溶融加工を監
視することができる。

【００４８】以上のような溶融加工の監視方法を用い
て、４ｍｍ×６ｍｍ×２ｍｍの銀系合金からなる電気接
点と３ｍｍ×５０ｍｍ×６ｍｍの銅材からなる台座を、
銀ろうあるいはりん銅ろうを用いてろう付けし、波長６
８０ｎｍ〜７８０ｎｍの半導体レーザ光をろう付け面に
ほぼ平行に照射して、照射点１２のスポット径をφ０．
５ｍｍとして、ろう付け部の長手方向のほぼ中央付近で
接合部から３ｍｍ程度離れた所に照射し、受光素子７と
して、５ｍｍ×５ｍｍのフォトダイオードからなる検出
部８が０．５ｍｍのギャップをもって縦横４素子ずつ配
置した受光素子を用いて監視し、ろう付けの良否をＬＥ
Ｄ点灯の有無によって判定したところ、ろう材６が流動
してきたか否かを監視することができ、ろう流れ不足、
ろう流れ過大といった不良品を正確に判定することがで
きた。

【００４９】実施例３．この実施例３では受光素子７
は、監視用光ビーム９の照射部分が溶融される以前にお
ける監視用光ビーム９の反射光路からは特定の距離だけ
離し、さらに溶融後の反射光１１が投光されるような位
置に配置した場合の別の実施例を示す。またこの実施例
は上記実施例１及び実施例２と比べて受光素子７はろう
材６の流動する向きと同じ向きにずらして配置した例で
ある。図７はこの実施例３はこの実施例３における溶融
加工装置の構成を示すブロック図であり、上記実施例１
の図１および実施例２の図４と同じものには同一の符号
を用い、その説明を省略する。図７はこの実施例３での
監視用光ビーム９の照射部分が溶融状態になる前後の監
視用光ビーム９の反射光の受光素子７を含む面上での変
化を示すものであり、図８はこの実施例３における受光
量の変化を示す図である。この実施例３における溶融加
工としては実施例２と同様にろう付けを例として図示し
て説明する。

【００５０】監視用光ビーム９の照射点はろう材６の流
動先端部が達する前に、被接合材５ａ，５ｂの表面状態
の加熱に伴う変化、特に酸化によって光ビームの反射率
が変化する。さらに、被接合材５ａ，５ｂの表面を活性
化して、ろう材６の流動を確保するためフラックスをは
じめとする表面活性剤を使用する場合、加熱によって蒸
発、飛散するため、反射光が散乱されることにより、受
光量の変化が不規則になり、反射方向の変化による受光
量の低下が顕著に検出できない場合がある。

【００５１】この実施例３における反射光の変化と受光
量の変化を図８を用いて説明する。図７において、材料
溶融前においては材料溶融前の光ビームの反射光１０の
受光位置が受光素子上から離れた位置になるように、さ
らに、照射点の材料溶融後の反射光路（方向変化した反
射光１１）と受光素子７の位置関係を設定する。このよ
うな設定にすることによる受光量の変化を図８によって
説明する。まず、材料溶融前の光ビーム反射光１０は受
光素子７には入らないため、受光量はラインＥ〜Ｆのご
とくバックグラウンドレベルでほぼ一定である。次に、
ろう材６が溶融して反射方向が変化すると、少なくとも
瞬間的には受光素子７は監視用光ビーム９の反射光を検
出するために、受光量はラインＦ〜Ｇのごとく急峻に立
ち上がり、ろうが流出してきたことを判定することがで
きる。例えば、この受光量とあらかじめ設定した閾値と
の比較を行う比較判定回路１０７を設け、受光量が閾値
以上になった場合に表示回路１０３を通して、例えばＬ
ＥＤなどを点灯するようにしてろうが流動してきたこと
を表示器１０４で表示してもよい。

【００５２】以上のような溶融加工の監視方法を用いる
ことによって、被接合材５ａ，５ｂ表面の加熱に伴う光
ビームの反射率の変化や、例えばフラックスをはじめと
する表面活性剤の蒸発、飛散による反射光の散乱の影響
を受けることなく、反射方向の変化による受光量の変化
が安定に検出することができる。

【００５３】例えば、４ｍｍ×６ｍｍ×２ｍｍの銀系合
金からなる電気接点と３ｍｍ×５０ｍｍ×６ｍｍの銅材
からなる台座を、銀ろうあるいはりん銅ろうを用いてろ
う付けし、波長６８０ｎｍ〜７８０ｎｍの半導体レーザ
光をろう付け面にほぼ並行に照射して、照射点のスポッ
ト径を¢０．５ｍｍとして、ろう付け部の長手方向のほ
ぼ中央付近で接合から下方に３ｍｍ程度離れた所に照射
し、受光素子として３０ｍｍ×５ｍｍのろう付け部の長
手方向に長い寸法を有するフォトダイオードを用いて、
材料溶融前においてフォトダイオードの上方５ｍｍ程度
離れたところに反射光の受光位置がくるようにしてろう
付けの良否をＬＥＤ点灯の有無によって判定したとこ
ろ、ろう材が流動してきたか否かを監視することがで
き、ろう流れ不足、ろう流れ課題といった不良品を正確
に判定することができた。

【００５４】実施例４．図９は、この発明の実施例４に
係る溶融加工の監視方法を採用した溶融加工装置の構成
を示すブロック図、図１０はこの実施例４の位置検出素
子にて構成した受光素子上の光ビームの反射光の受光位
置変化を示す概略図、図１１はこの実施例４の受光位置
の変位距離ｒの変化を示す図である。この実施例４の溶
融加工の監視方法は、図９に示すように、溶融加工とし
て実施例２と同様なろう付け加工を例として掲げ、受光
素子として受光位置を検出するための受光素子１６を用
いた溶融加工の監視方法を例として図示してある。受光
素子１６としては例えばフォトダイオードの表面抵抗を
利用した非分割型位置センサ（ＰＳＤ）を用いる。図９
において、ろう材６が溶融して被接合材５ａ，５ｂ間か
ら流出し、ろう材６の流動先端部が照射点１２に達する
と、照射点１２における監視用光ビーム９の反射光１０
の反射方向の変化を受光素子１６および座標演算回路１
０５によって位置座標情報として変換して距離算定回路
１０６に出力し、距離算定回路１０６によって受光位置
の変位距離ｒを算定し、変位距離ｒを表示回路１０３を
経て表示器１０４に表示することによって、ろう材６が
照射点１２に流動してきたことを監視することができ
る。

【００５５】具体的には、この実施例４の溶融加工の監
視方法によれば、ろう材６が溶融する前には照射点１２
で監視用光ビーム９の反射光１０の方向は変化しないた
め、受光素子１６上での受光位置１７ａは図１０に示す
ように変化せず、変位距離ｒは図１１に示すようにライ
ンＡ〜Ｂのようにほぼ０で一定である（変位距離ｒ＝ｒ
0 ）。その後、ろう材６が溶融して照射点１２に流動し
てくると、監視用光ビーム９の反射光１０の方向が反射
光１１（図５参照）のように変化するため、受光素子１
６上の受光位置１７ａが図１０に示す位置１８ａへと変
化し、表示曲線は図１１に示すように０から変化した変
位距離分だけラインＢ〜Ｃのごとく急峻に立ち上がり、
ろう材６が照射点１２に流出してきたことを判定するこ
とができる。例えば、距離算定回路１０６において閾値
ｒｔｈを設定して、変位距離ｒと閾値ｒｔｈを比較する
ことによって、ろう材６が照射点１２に流出してきたこ
とを判定してもよい。

【００５６】この実施例４では、例えば受光素子１６と
してＰＳＤを用いた例を示したが、フォトダイオード、
フォトトランジスタのような光量を検出する検出部がア
レイ状に配置された受光素子６として、市販されている
フォトダイオードアレイ、ＣＣＤを用いてもよく、この
場合には受光素子からの出力を受けて、反射光強度分布
の重心もしくは最大部を検出する検出部の位置を座標情
報として出力する演算回路を設ければよい。

【００５７】この実施例４では、光ビームの照射点が固
体状態である場合と溶融状態になる場合での形状変化が
大きければ感度良く監視することができる。このため、
ろう付け以外においても、実施例１で示した図２のごと
くアーク圧力や溶融によって蒸発反力などの外圧が働
き、溶融先端形状が特定の形状に大きく変化するレーザ
加熱もしくはアーク加熱といったエネルギ投与による溶
融加工の場合にも同様の効果が得られる。

【００５８】以上のように構成された本実施例４の溶融
加工装置において、加工中の受光位置は反射方向の変化
によってのみ変位し、材質や材料の表面状態の影響を考
慮することなく、ろう流れ不足、ろう流れ過大といった
不良を正確に判定することができる。

【００５９】実施例５．この実施例５では受光素子とし
て受光位置を検出するための受光素子１６を用いた場合
の溶融加工の監視方法の別の実施例を示す。位置検出素
子としては、例えばフォトダイオードの表面抵抗を利用
した非分割型位置センサ（ＰＳＤ）を用い、図９の距離
算定回路１０６の他に位置の変位方向θを算定する方向
算定回路（図示せず）を有する。このような構成で、受
光位置の変位距離ｒを閾値ｒｔｈと比較して照射点への
ろうの流動を判定し、受光位置の変位方向θを算定して
表示することによって、ろう材がどのような形状で流動
してきたか知ることができる。図１３および図１５に
は、ろう材の流動形状と反射光受光位置の変位方向算定
値θとの関係を示す。図１２は接合部全体にろう材６が
広がった良好なろう付け状態を示したものであり、この
ような流動形状においては受光素子（ＰＳＤ）１６上の
受光位置１７ｂは位置１８ｂへと変化し、変位方向算定
値は図１３のθ１のごとく小さくなる。一方、図１４の
ごとく未ろう付け部２４が発生するような場合には受光
位置は位置１８ｃへと変化し、変位方向算定値θは図１
５のθ２のごとく大きくなる。このような良否の判定を
閾値θｔｈを設定して変位方向算定値θと閾値θｔｈを
比較することにより、ろう付けの良否を判定することが
できる。閾値θｔｈは被接合材の形状、ろう付け部と光
ビーム９の照射点１２との距離などに応じて設定する
が、概ね３０°〜６０°の範囲に設定するのがよい。

【００６０】この実施例５においては、ろう材６が溶融
して被接合材５ａ，５ｂから流出して被接合材５ａ，５
ｂの表面もしくは側面を流動してくる場合について、照
射点１２へのろう材６の流出による反射方向の変化を検
出するものであり、特に電気接点と台座とのろう付けの
ように、ろう材６の流出形状と未ろう接発生の有無との
相関性が大きい場合において有効である。

【００６１】このような溶融加工の監視方法を用いて例
えば、４ｍｍ×６ｍｍ×２ｍｍの銀系合金からなる電気
接点と３ｍｍ×５０ｍｍ×６ｍｍの銅材からなる台座
を、銀ろうあるいはりん銅ろうを用いてろう付けし、半
導体レーザ光をろう付け面にほぼ平行に照射して、照射
点１２のスポット径をφ０．５ｍｍとしてろう付け部の
長手方向のほぼ中央付近で接合部から３ｍｍ程度離れた
所に照射し、受光素子１６として１３ｍｍ×１３ｍｍの
ＰＳＤを用いてろう付けの良否をＬＥＤ点灯の有無によ
って判定したところ、ろう材６が流動してきたか否かを
監視することができ、さらに閾値θを４５°に設定する
ことによってろう流れ不足、ろう流れ過大および未ろう
接の発生といった不良を正確に判定することができた。

【００６２】実施例６．図１６はこの発明の実施例６に
係る溶融加工装置の構成を示すブロック図、図１７はこ
の実施例６の受光器の受光素子が検出した受光量を電気
信号に変換した波形を示す図である。この実施例６では
溶融用エネルギとして、例えば誘導加熱、光ビーム加
熱、トーチ加熱などを用いたろう付けを例に挙げて説明
する。図１６において、エネルギ制御部１１０からの制
御信号によってエネルギ発生源１１１から材料へ溶融用
エネルギを投与する。この投与された溶融用エネルギに
よってろう材６が溶融して被接合材５ａ，５ｂ同士を接
合する。監視用光ビーム９を発生する光ビーム源３４０
は光発生源３と集光レンズ４とから構成され、ろう材６
の流動してくる被接合材５ａ，５ｂの表面に監視用光ビ
ーム９を照射する。受光器１０８ａは監視用光ビーム９
の反射光１０の光量を検出する受光素子２０と受光量を
電気信号Ｖに変換する光電変換回路１０１によって構成
され、受光素子２０としては、例えばフォトダイオー
ド、フォトトランジスタ、太陽電池などが用いられる。
１０７は電気信号Ｖを閾値Ｖｔｈと比較判定する比較判
定回路、１０９は比較判定回路１０７ａからの信号を受
けてエネルギ発生源１１１の通電電流の低下量を設定も
しくは通電停止を設定するための信号をエネルギ制御部
１１０にフィードバックしてエネルギ発生源１１１によ
るエネルギ投与を制御する制御回路である。また、１１
２は冷却器制御回路１１３および冷却器１１４から構成
された冷却手段である。

【００６３】上記のように構成された溶融加工装置の動
作を以下に説明する。ろう材６が溶融する前は加熱に伴
う材料表面状態の影響を受けて図１７に示すラインＡ〜
Ｂのごとく振幅の少ない時間幅の大きな緩やかに変化す
る。さらに溶融加工が進行し、ろう材６が溶融して照射
点１２に流動してくると、その形状によって反射光１０
が反射光１１となるように、監視用光ビーム９の反射方
向が変化し、反射方向が変化した反射光１１が受光素子
２０の検出部から外れるため、受光素子２０の受光量は
図１７に示すラインＢ〜Ｃのごとく急峻に低下する。電
気信号Ｖはあらかじめ設定された閾値Ｖｔｈと比較判定
回路１０７ａにおいて随時比較判定され、ろう材６の流
動によって電気信号ＶがラインＢ〜ＣのごとくＶｔｈよ
り小さくなった時点で制御回路１０９に比較判定結果を
送り制御回路１０９から信号をエネルギ制御部１１０に
フィードバックして所定設定時間経過した後にエネルギ
投与を停止する、もしくは投与量を低下して所定時間投
与後エネルギ投与を停止する。

【００６４】以上のような溶融加工装置において、材料
の光ビーム照射点への流動を検出して材料へのエネルギ
投与を制御することにより、材料の溶融範囲を一定基準
範囲に抑制することができる。

【００６５】溶融加工による材料の溶融凝固過程は、主
として材料の温度によって支配されるため、溶融形成領
域は加工する材料の加熱状態によって決まる。すなわ
ち、比熱、熱伝導率といった溶融される材料の物性、溶
融される材料の形状、治具配置といった奪熱構造によっ
てはエネルギ投与を停止してから、温度が低下して溶融
物の流動が停止して凝固するまでに時間差が生じる。ま
た、誘導加熱、光ビーム加熱、トーチ加熱、といった傍
熱による溶融加工の場合には、エネルギ投与の制御より
も温度低下が遅れを持つ場合がある。このような場合に
は、エネルギ投与量を低下するもしくは投与停止すると
ともに、比較判定回路１０７の出力を冷却手段１１２の
冷却器制御回路１１３に送って冷却器１１４を作動し、
溶融物の温度を強制的に低下させ、溶融の広がり、もし
くは流動を抑制することによって精度良く溶融加工の制
御を行うことができる。

【００６６】このような溶融加工装置の冷却手段１１２
としては例えば、ガス、液体のごとく流体を冷媒として
冷却する手段、あるいは固体状の冷却器を溶融部近傍に
押し付けることによって冷却する手段があり、この実施
例６では流体を冷媒にした冷却手段を例として図１６に
図示してある。冷却手段１１２は冷却器制御回路１１３
と冷却器１１４から構成され、冷却器制御回路１１３は
比較判定回路１０７によって電気信号Ｖが閾値Ｖｔｈよ
りも小さくなった場合に比較判定回路１０７からの出力
信号によって冷却器１１４を作動させる。冷却器１１４
はガスあるいは液体を冷媒とする場合には、冷媒貯蔵
部、冷媒圧力、流量調節部、開閉弁などより構成され、
冷却制御回路１１３の出力によって開閉弁を開いて材料
の溶融部に冷媒を供給して冷却する。冷媒ガスは材料の
溶融部の酸化を防止するために例えば、アルゴン、ヘリ
ウム、窒素といった不活性ガスが好ましい。また、冷媒
が液体である場合には例えば水、液化窒素などが比較的
安価に入手でき工業的利用価値が高い。

【００６７】溶融される材料の熱伝導、比熱、形状に応
じて冷却媒体の供給量を設定し、溶融された材料を冷却
することにより、エネルギ投与手段に関わらず、溶融部
の流動を抑制することができ、溶融加工の制御をより安
定に行うことができる。

【００６８】実施例７．図１８はこの発明の実施例７に
係る溶融加工装置の構成を示すブロック図、図１９およ
び図２０はこの実施例７のろう材６の流動先端部の形状
を示す断面図、図２１はこの交流パルス通電とろう材の
流動との関係を示す図である。この実施例７は溶融加工
として特に電気抵抗発熱を用いたろう付けの場合の実施
例である。図１８において、溶融加工装置は、光発生源
３と集光レンズ４とから構成される光ビーム源３４０、
被接合材５ａ，５ｂ、ろう材６、監視用光ビーム９、反
射光１０、反射光１１、照射点１２、受光素子２０、光
電変換回路１０１、比較判定回路１０７、受光器１０８
ａ、制御回路１０９、通電制御回路１１５およびエネル
ギ発生源１９６を備える。受光器１０８ａは監視用光ビ
ーム９の反射光１０の光量を検出する受光素子２０と受
光量を電気信号Ｖに変換する光電変換回路１０１によっ
て構成され、受光素子２０としては例えばフォトダイオ
ード、フォトトランジスタ、太陽電池などが用いられ
る。エネルギ発生源１９６は、一対の電極１９ａ，１９
ｂと、これらの電極１９ａ，１９ｂにリード線２１を介
して接続された電源１１６とで構成される。一対の電極
１９ａ，１９ｂ間には被接合材５ａ，５ｂが介在され、
被接合材５ａ，５ｂ間にはろう材６が介在され、一対の
電極１９ａ，１９ｂはろう材６を被接合材５ａ，５ｂを
介して挟持する。電源１１６はリード線２１を介して電
極１９ａ，１９ｂから被接合材５ａ，５ｂを経てろう材
６に電流を供給する。ろう材６は供給された電流によっ
てジュール熱を生じて加熱され溶融して被接合材５ａ，
５ｂ同士を接合する。通電制御回路１１５は制御回路１
０９からの信号を受けて通電電流を制御する信号を電源
１１６に出力する。つまり、この通電制御回路１１５は
溶融用エネルギ発生源としての電源１６がパルス通電に
よって溶融用エネルギを発生する手段を構成する。

【００６９】この実施例７の電気抵抗発熱を用いたろう
付けにおいては、被接合材５ａ，５ｂおよびろう材６に
電磁ピンチ効果が生まれる。すなわち、導体中を流れる
電流によって電磁力がはたらき、例えば導体が溶融金属
のような液体である場合にはこの力が導体内部への圧縮
力（ピンチ力Ｆ）となって働く。ピンチ力Ｆの大きさは
通電電流値Ｉの２乗に比例する。このようなピンチ力Ｆ
によってろう材の流動先端部の形状は変形し、通電電流
値Ｉが大きければ変形量が増加するため、監視用光ビー
ム９を照射した照射点１２へのろう材６の流動によっ
て、監視用光ビーム６の反射方向の変化は大きくなるた
め、この実施例７はろう材６の流動を感度よくとらえる
ことができる。図１９に示すろう材６の流動先端部の形
状は通電パルス周波数６０Ｈｚ、電流値６．５ｋＡ（実
効値）の交流通電電流条件によるものであり、図２０に
示すろう材６の流動先端部の形状は電流値３．５ｋＡの
直流の通電電流条件によるものである。交流通電パルス
の場合のピンチ力は電流値３．５ｋＡの直流通電の場合
よりも約３倍以上になり、そのピンチ力がピーク値に達
した場合には図１９のようにろう材６の流動先端部の角
度が大きくなり、監視用光ビーム９の反射方向の変化を
瞬時にとらえることができる。

【００７０】このような大きな通電電流値Ｉを供給する
ためには、直流では実効電力値が極めて大きくなり、実
用的には不可能であり、パルス状の通電電流を供給する
ことによって可能となる。

【００７１】例えば、実施例６における受光素子２０上
では上記パルス通電の通電条件において、１ｍｓｅｃ以
下の短時間で反射方向が変化し、ろう材６の流れを極め
て高精度に抑制することができた。

【００７２】さらに、特に電気接点の台座とのろう付け
すなわち接点の抵抗発熱によるろう付けにおいては、電
極などへの熱伝導によって熱の逃げが大きく、ろう材６
の流動は通電を停止することによって瞬時に停止する。
例えば、４ｍｍ×６ｍｍ×２ｍｍの銀系合金からなる電
気接点と３ｍｍ×５０ｍｍ×６ｍｍの銅材からなる台座
を銀ろうを用いて交流パルス通電によってろう付けした
場合には、通電中にはろうは約９００℃の到達温度で約
３０ｍｍ／ｓｅｃの速度で流動し、通電停止後は通電直
後は５ｍｍ／ｓｅｃ以下となり、電極による冷却効果に
よってほぼ５０ｍｓｅｃ程度で停止する。このため、通
電停止の時間制御を行うことによってろう材６の流動量
を高精度に制御することができる。

【００７３】図２１に示すように、例えば４ｍｍ×６ｍ
ｍ×２ｍｍの銀系合金からなる電気接点と３ｍｍ×５０
ｍｍ×６ｍｍの銅材からなる台座を実効値６．５ｋＡ、
６０Ｈｚの交流パルス通電によってろう付けした場合、
ろう材６は電磁ピンチ力の影響を受けて、パルス周波数
の２倍の周波数で脈動しながら流動し、通電の停止直後
には流動は停止し、ろう材６の流動量を的確に制御する
ことができた。

【００７４】また、この実施例７では一つの光ビーム源
と、光ビームの反射光の受光する一つの受光素子を用い
た例を図示して説明したが、複数の光ビーム源と各光ビ
ーム源による光ビームの反射光を受光する受光素子を用
いてもよく、その場合にはろう材が流動する領域をより
正確に検出することができるので、ろう材６の流動量を
高精度に制御することができる。

【００７５】実施例８．図２２はこの発明の実施例８に
係る溶融加工装置の構成を示すブロック図であって、反
射光を受光する素子を光量を検出する検出部がアレイ状
に配置された受光素子とした場合の実施例を示す。図２
２において、溶融加工装置は、光発生源３と集光レンズ
４とから構成される光ビーム源３４０、被接合材５ａ，
５ｂ、ろう材６、監視用光ビーム９、反射光１０、反射
光１１、照射点１２、一対の電極１９ａ，１９ｂ、受光
素子２０、リード線２１、比較判定回路１０７、受光器
１０８ｂ、制御回路１０９、通電制御回路１１５、電源
１１６およびエネルギ発生源１９６を備える。受光器１
０８ｂは、光量を検出する検出部８がアレイ状に配置さ
れた受光素子７と、受光量を電気信号に変換する光電変
換回路１０１と、監視用光ビーム９の反射光１０の受光
量が最も大きくなる検出部８の電気信号Ｖを出力する最
大受光部判定回路１０２とから構成される。エネルギ発
生源１９６は、一対の電極１９ａ，１９ｂと、これらの
電極１９ａ，１９ｂにリード線２１を介して接続された
電源１１６とで構成される。

【００７６】このように構成された溶融加工装置におい
て、受光素子７の加工開始前もしくは特定の加工経過時
間後の反射光１０の受光量が最大となる検出部８を最大
受光部判定回路１０２で判定する。この検出部８からの
電気信号Ｖを比較判定回路１０７によって閾値Ｖｔｈと
比較し、電気信号Ｖに応じた受光量が閾値Ｖｔｈより小
さくなった時点で、比較判定回路１０７が比較判定結果
を制御回路１０９に送り、制御回路１０９から信号を通
電制御部１１５にフィードバックし、通電制御部１１５
が制御回路１０９からの信号のフィードバックを受けて
から所定設定時間経過した後に電源１１６を通電停止と
するか、もしくは通電制御部１１５が制御回路１０９か
らの信号のフィードバックを受けてから所定設定時間経
過した後に電源１１６の電極１９ａ，１９ｂへの通電電
流量を低下して所定時間通電後に、電源１１６を通電停
止とする。

【００７７】この実施例８では監視用光ビーム９の反射
光１０の光量を検出する検出部８がアレイ状に配置され
た受光素子７における受光量が最も大きくなる検出部８
を判定してから、その検出部８における受光量の変化を
検出するので、被接合材５ａ，５ｂの位置決め誤差によ
って生じる受光位置のずれによる影響を受けず、常に安
定した制御を行うことができ、結果として、ろう付け加
工の工業的な量産への利用価値が高くなる。

【００７８】以上のように構成された溶融加工装置を用
いて、例えば４ｍｍ×６ｍｍ×２ｍｍの銀系合金からな
る電気接点と３ｍｍ×５０ｍｍ×６ｍｍの銅材からなる
台座を、銀ろうあるいはりん銅ろうを用いてろう付けし
た。波長６８０ｎｍ〜７８０ｎｍの半導体レーザ光をろ
う付け面にほぼ平行に照射して、照射点１２のスポット
径をφ０．５ｍｍとしてろう付け部の長手方向のほぼ中
央付近で接合部から３ｍｍ程度離れた所に照射した。そ
の反射光を５ｍｍ×５ｍｍのフォトダイオードからなる
検出部が０．５ｍｍのギャップをもって縦横４素子ずつ
配置した受光素子を用いたところ、ろう流れ不足および
過剰なろう流れが生じることがなくろう材６の流動量を
一定にすることができ、ろう付け品質を安定にすること
ができた。

【００７９】実施例９．図２３は、この発明による溶融
加工装置の一実施例を示したものである。これは、受光
器（受光素子２０）を含む面上において、監視用光ビー
ム９の照射部分が溶融される以前における監視用光ビー
ム９の反射光照射位置からは特定の距離だけ離し、さら
に溶融後の反射光１１が投光されるような位置に配置し
たものである。すなわち、受光器（受光素子２０）とし
て、光ビームの照射点１２が溶融状態になった後に上記
受光素子２０に反射光１１が投光されるように、光ビー
ムの照射部が溶融する前の光ビームの反射光１０の受光
位置が受光素子２０外のところに位置するような構成に
なっている。また、この実施例は、実施例６と比べて受
光素子２０は、ろうの流動する向きと同じ向きにずらし
て配置した例である。他の部分は実施例６と同一のも
の、もしくは相当するものであり、同じ符号を用いてそ
の説明を省略する。

【００８０】上記のように構成された溶融加工装置の動
作を以下に説明する。ろう材６が溶融する前には、受光
量は照射点１２の表面状態の変化や反射光を遮るように
蒸発、飛散する。例えば、フラックスのような表面活性
剤の影響を受けることがないので、受光量を変換した電
気信号Ｖは図２４に示すラインＥ〜Ｆのごとくバックグ
ラウンドレベルを維持する。さらに加工が進行してろう
材６が溶融し、かつ照射点１２に流動してくると、その
形状によって反射方向が変化して受光素子２０に投光さ
れるため、電気信号ＶはラインＦ〜Ｇのごとく急峻に増
加する。電気信号Ｖはあらかじめ設定された閾値Ｖｔｈ
と比較判定回路１０７において随時比較判定され、ろう
の流動によって電気信号ＶがラインＦ〜ＧのごとくＶｔ
ｈ２より大きくなった時点で出力回路１０９に比較判定
結果を送り、出力回路１０９から信号を制御部１１０に
フィードバックして所定設定時間経過した後にエネルギ
投与を停止する、もしくは投与量を低下して所定時間投
与後エネルギ投与を停止する。

【００８１】以上のような溶融加工装置において、照射
点１２の表面状態やフラックス等の表面活性剤の影響を
受けずに、材料の光ビーム照射点１２への流動を安定に
検出して材料へのエネルギ投与を制御することができる
ので、材料の溶融範囲を一定基準範囲に抑制することが
できる。

【００８２】実施例１０．図２５は、この発明による溶
融加工装置の他の実施例について示したものである。本
実施例は溶融加工として、特に電気抵抗発熱を用いたろ
う付けの場合の実施例である。図２５中の符号３〜６、
９〜１１、２０、１０１、１０７、１０８ａ、１０９、
３４０は上記実施例７の図１８と同一のもの、もしくは
相当するものである。エネルギ発生源１９６を構成する
１９ａ，１９ｂは被接合材５ａ，５ｂおよびその間に介
在したろう材６を挟持するように構成された一対の電
極、２１は上記電極１９ａ，１９ｂに通電するリード
線、１１６は上記電極１９ａ，１９ｂおよび５ａ，５ｂ
とその間に介在するろう材６とに電流を供給する電源で
ある。１１５は出力回路１０９からの信号を受けて通電
電流を制御する通電制御部である。また、この実施例で
は、実施例７と比べて受光素子は、ろうの流動する向き
と同じ方向にずらして配置した例である。

【００８３】本実施例で示す抵抗発熱を用いたろう付け
においては、電源１１６から供給された電流によってジ
ュール熱を生じさせて加熱し、ろう材６を溶融して被接
合材５ａと５ｂとを接合する。この時、ピンチ力によっ
てろう材６の流動先端形状は変形し、通電電流値Ｉが大
きければ変形量が増加するため、光ビームを照射した照
射点１２へのろうの流動による反射方向の変化はより大
きくなって、ろうの流動を感度良くとらえることができ
る。

【００８４】さらに、特に電気接点の台座とのろう付
け、すなわち接点の抵抗発熱によるろう付けにおいて
は、電極等への熱伝導によって熱の逃げが大きく、ろう
の流動は通電を停止することによって瞬時に停止する。
例えば、４ｍｍ×６ｍｍ×２ｍｍの銀系合金からなる電
気接点と３ｍｍ×５０ｍｍ×６ｍｍの銅材からなる台座
を、銀ろうを用いてパルス通電によってろう付けした場
合には、通電中にろうは約９００℃の到達温度で約３０
ｍｍ／ｓｅｃの速度で流動し、通電停止後は通電直後に
５ｍｍ／ｓｅｃ以下となり、電極による冷却効果によっ
てほぼ５０ｍｓｅｃ程度で停止する。このため、通電停
止の時間を制御することによって、ろうの流動量を高精
度にコントロールすることができる。

【００８５】図２６は上記実施例７で説明した図１９の
ごとく、ろうが電磁ピンチ力の影響を受けて、パルス通
電の周波数の２倍の周波数で脈動しながら流動してきた
場合の電気信号Ｖの変化を示す。脈動変形に同期して受
光量も脈動するため、電気信号Ｖは図２６に示すライン
Ｆ〜Ｇのような波形となる。電気信号Ｖが閾値Ｖｔｈよ
りも大きくなった時点で出力回路１０９に比較判定結果
を送り、出力回路１０９から信号を制御部１１０にフィ
ードバックして所定設定時間経過した後に通電を停止す
ると流動も停止するので、流動量を高精度に制御するこ
とができた。

【００８６】また、本実施例では一つの光ビーム源と光
ビームの反射光を受光する一つの受光素子を用いた場合
について示したが、上記実施例７と同様に光ビーム源と
各光ビームの反射光を受光する受光素子を用いてもよ
く、その場合にはろうが流動する領域をより正確に検出
することができるので、流動量を高精度に制御すること
ができる。

【００８７】実施例１１．図２７はこの発明の実施例１
１に係る溶融加工装置の構成を示すブロック図、図２８
はこの実施例１１の動作を説明するための受光位置の変
位距離の変化の様子を示す図である。この実施例１１は
反射光を受光する受光素子として受光位置を検出する受
光素子１６を用いた場合の実施例を示したものである。
図２７において、溶融加工装置は、光発生源３と集光レ
ンズ４とから構成される光ビーム源３４０、被接合材５
ａ，５ｂ、ろう材６、監視用光ビーム９、反射光１０、
反射光１１、照射点１２、一対の電極１９ａ，１９ｂ、
リード線２１、距離算定回路１０６、比較判定回路１０
７ｂ、受光器１０８ｃ、制御回路１０９、通電制御回路
１１５、電源１１６およびエネルギ発生源１９６を備え
る。受光器１０８ｃは、例えばＰＳＤのような受光位置
を検出するための受光素子１６と、受光位置の座標を出
力する座標演算回路１０５とから構成される。距離算定
回路１０６は座標演算回路１０５の出力を受けて受光位
置の変位距離ｒを比較判定回路１０７ｂに出力する。比
較判定回路１０７ｂは距離算定回路１０６から受け取っ
た変位距離ｒをあらかじめ設定した閾値ｒｔｈと比較判
定する。エネルギ発生源１９６は、一対の電極１９ａ，
１９ｂと、これらの電極１９ａ，１９ｂにリード線２１
を介して接続された電源１１６とで構成される。

【００８８】以上のように構成された溶融加工装置の動
作について説明する。距離算定回路１０６によって出力
される変位距離ｒは図２８のように変化する。ろう材６
が溶融する前は、加熱に伴う照射点１２の材料表面状態
が変化しても、監視用光ビーム９の反射方向は変化しな
いため、受光素子１６の受光位置の変位距離ｒは図２８
に示すラインＡ〜Ｂのごとくほぼ０で一定である。そし
て、溶融加工が進行し、ろう材６が溶融して照射点１２
に流動してくると、その形状によって、監視用光ビーム
９の反射方向が変化するため、受光素子１６の受光位置
の変化にともない変位距離ｒは図２８に示すラインＢ〜
Ｃのごとく急激に立ち上がるように変化する。よって、
変位距離ｒをあらかじめ設定した閾値ｒｔｈと比較判定
回路１０７ｂで比較判定し、ｒ＞ｒｔｈとなった時点
で、制御回路１０９に比較判定結果を送り、通電制御部
１１５に信号をフィードバックし、通電制御部１１５が
制御回路１０９からの信号のフィードバックを受けてか
ら所定設定時間経過した後に電源１１６の電極１９ａ，
１９ｂへの通電電流量を低下して所定時間通電後に、電
源１１６を通電停止とする。

【００８９】以上のように構成された溶融加工装置にお
いては、加工中の受光位置は監視用光ビーム９の反射方
向の変化によってのみ変位するので、材質や表面状態の
影響を考慮することなく制御することができる。

【００９０】このような溶融加工装置を用いて前記した
電気接点と台座を６０Ｈｚの交流通電パルスでろう付け
した場合において、半導体レーザ光をろう付け面にほぼ
平行に照射して、照射点のスポット径をφ０．５ｍｍと
してろう付け部の長手方向のほぼ中央付近で接合部から
３ｍｍ程度離れた所に照射し、受光素子１６として１３
ｍｍ×１３ｍｍのＰＳＤを用いてろう付けしたところ、
ろう流れ不足、ろう流れ過大を抑制することができた。

【００９１】実施例１２．図２９はこの発明の実施例１
２に係るエネルギ源としてパルス通電加熱を用いた溶融
加工装置の構成を示すブロック図、図３０〜図３２はこ
の実施例１２の動作を説明するための要部を示す図、図
３３はこの実施例１２の動作を説明するための受光位置
の変位距離の変化の様子を示す図である。この実施例１
２は監視用光ビーム９をパルス通電の周波数以上の周波
数で走査（オシレート）する溶融加工装置の実施例につ
いて示したものである。図２９において、溶融加工装置
は、光発生源３と集光レンズ４とから構成される光ビー
ム源３４０、被接合材５ａ，５ｂ、ろう材６、監視用光
ビーム９、反射光１０、反射光１１、照射点１２、一対
の電極１９ａ，１９ｂ、受光素子２０、リード線２１、
光電変換回路１０１、距離算定回路１０６、比較判定回
路１０７ａ、受光器１０８ａ、制御回路１０９、通電制
御回路１１５、電源１１６、エネルギ発生源１９６およ
びビームオシレータ２２３を備える。受光器１０８ａは
監視用光ビーム９の反射光１０の光量を検出する受光素
子２０と受光量を電気信号Ｖに変換する光電変換回路１
０１によって構成され、受光素子２０としては例えばフ
ォトダイオード、フォトトランジスタ、太陽電池などが
用いられる。エネルギ発生源１９６は、一対の電極１９
ａ，１９ｂと、これらの電極１９ａ，１９ｂにリード線
２１を介して接続された電源１１６とで構成される。ビ
ームオシレータ２２３は光発生源３からの光ビーム９を
パルス通電の周波数以上の周波数でオシレートするため
のものであって、このビームオシレータ２２３は監視用
光ビーム９を反射するミラー２２と、ミラー２２を振動
させるガルバノメータなどの振動装置２３とから構成さ
れる。この振動装置２３でミラー２２を振動するのに代
替し、監視用光ビーム９をオシレートする構成として光
発生源３自体を振動装置２３で振動させてもよい。この
実施例１２の制御回路１０９は、比較判定回路１０７ａ
で電気信号Ｖと閾値Ｖｔｈ３を比較する毎に時間を計数
するカウンタ回路１１７と、電気信号Ｖが閾値Ｖｔｈ３
より小さくなる時間をカウンタ回路１１７から受けて記
憶して出力するメモリ回路１１８と、メモリ回路１１８
の出力とカウンタ回路１１７の出力の差分を取る差分回
路１１９と、差分Δｔを閾値Δｔｔｈと比較判定する第
２の比較判定回路１０７ｃと、第２の比較判定回路１０
７ｃからの信号を受けて通電電流の低下量を設定して通
電制御部１１５に制御信号をフィードバックする演算出
力回路１２０とより構成される。

【００９２】上記のように構成されたパルス通電加熱に
よる溶融加工装置の動作を図３０〜図３２に従って説明
する。この実施例１２では監視用光ビーム９はろう材６
が溶融して流動してくる部位にろう付け部にほぼ平行に
オシレートする。上記のごとくオシレートした監視用光
ビーム９の反射光１０を受光器１０８ａ中の受光素子２
０で受光する。ろう材６が溶融する前には図３０のごと
く監視用光ビーム９がオシレート照射されるので、その
反射光１０は受光素子２０上でＸ−Ｙの軌跡を描き、出
力する電気信号Ｖはほぼ一定の値をとる。次に図３１に
示すように、ろう材６が溶融してオシレート照射する監
視用光ビーム９の照射点１２に達すると、図３１のＡ−
Ｂでは監視用光ビーム９の反射方向が変化するために、
反射光１０の軌跡は受光素子２０上でＹ−Ａ−Ｂ−Ｘと
なり、ＡとＢ間での受光量は減少する。さらに、ろう材
６の流動が進むと、図３２のＣ−Ｄのごとく監視用光ビ
ーム９の反射方向が変化する部分が増加し、受光素子２
０上で受光する受光量が減少する時間が増加する。オシ
レート変位波形（照射点１２の走査位置の変化を示す波
形）と以上の経過に対する電気信号Ｖの出力は図２７に
示すような関係になる。図３３中、ａ，ｂ，ｃは図３
０，図３１，図３２の状態における出力波形にそれぞれ
相当する。ろう材６が溶融して流動し、このろう材６が
監視用光ビーム９のオシレートする照射点１２に流動し
てくると、ろう材６の流動してきた部分だけ監視用光ビ
ーム９の反射方向が変化するため、受光素子２０の受光
量が減少する。比較判定回路１０７ａにおいてこの電気
信号Ｖが図３３に示す閾値Ｖｔｈ３よりも小さくなった
時点でメモリ回路１１８に、その時間ｔａを記憶する。
さらに，引き続き電気信号Ｖと閾値Ｖｔｈ３を比較し、
電気信号Ｖが再び閾値Ｖｔｈ３よりも大きくなった時間
ｔｂと時間ｔａの差分Δｔを差分回路１１９にて出力す
る。この差分Δｔと閾値Δｔｔｈとを比較判定回路１０
７ｃにおいて比較判定し、差分Δｔが閾値Δｔｔｈより
も小さい場合には再び上記の流れを繰り返す。差分Δｔ
が閾値Δｔｔｈより大きくなった時点で演算出力回路１
２０から通電制御部１１５に信号をフィードバックして
通電電流量を所定量低下して所定時間通電した後に通電
を停止してろう付けを完了する。

【００９３】以上のように構成された溶融加工装置を用
いることによって、一個の光源を用いて線上での、ろう
の流動状態を判定して制御することができる。

【００９４】また、前記したようにパルス通電によるピ
ンチ力の発生は通電パルスの絶対値の２乗に比例し、ろ
うはその影響を受けて図２１のごとく通電パルスがピー
ク値に到達する付近で急激に流動する。このため、監視
用光ビーム９を通電パルス周波数以上の周波数でオシレ
ートすることによって、オシレート半周期分での受光量
変化を、ろう材６の流動１周期分以内でとらえることが
でき、溶融加工を高精度に制御することができる。例え
ば５０Ｈｚまたは６０Ｈｚの商用交流波形を用いた場合
には１００Ｈｚまたは１２０Ｈｚの電磁ピンチ力の作用
によってろう材６が脈動して流動するため、監視用光ビ
ーム９を５０Ｈｚまたは６０Ｈｚ以上でオシレートすれ
ば溶融加工を高精度に制御できるので、商用交流の周波
数を変換する必要もなく構造が簡単となる。

【００９５】また、時間差分Δｔと閾値Δｔｔｈをオシ
レート周期Τで割算する割算回路を設け、Δｔ／Τと閾
値Δｔｔｈ／Τとを比較判定する構成にすることによっ
て、オシレート周波数に依存することなく適応すること
ができる。

【００９６】実施例１３．図３４はこの発明の実施例１
３に係る制御方法を採用した溶融加工装置の構成を示す
ブロック図、図３５はこの実施例１３の制御方法の流れ
を示すフローチャートである。図３４において、溶融加
工装置は、光発生源３と集光レンズ４とから構成される
光ビーム源３４０、被接合材５ａ，５ｂ、ろう材６、監
視用光ビーム９、反射光１０、反射光１１、照射点１
２、一対の電極１９ａ，１９ｂ、受光素子２０、リード
線２１、光電変換回路１０１、距離算定回路１０６、比
較判定回路１０７ａ、受光器１０８ａ、制御回路１０
９、通電制御回路１１５、電源１１６、およびエネルギ
発生源１９６を備える。受光器１０８ａは監視用光ビー
ム９の反射光１０の光量を検出する受光素子２０と受光
量を電気信号Ｖに変換する光電変換回路１０１によって
構成され、受光素子２０としては例えばフォトダイオー
ド、フォトトランジスタ、太陽電池などが用いられる。
エネルギ発生源１９６は、一対の電極１９ａ，１９ｂ
と、これらの電極１９ａ，１９ｂにリード線２１を介し
て接続された電源１１６とで構成される。この実施例１
３における制御回路１０９は、受光量に対応する電気信
号Ｖを閾値Ｖｔｈ２と比較判定する毎に加工開始からの
時間（加工経過時間＝溶融用エネルギの実際の投入時
間）ｔを計数するカウンタ回路１１７、電気信号Ｖが閾
値Ｖｔｈ２より小さくなったときという上記実施例７で
説明した比較判定回路１０７からの比較信号によってそ
のときまでカウンタ回路１１７が計数した時間ｔを記憶
する、メモリ回路１１８、メモリ回路１１８に記憶され
た時間ｔを予め設定された基準値（所定時間情報）と比
較判定する比較判定回路１０７Ｃ、この比較判定回路１
０７Ｃの出力を演算して通電制御部１１５に制御信号を
送る演算出力回路１２０により構成される。よって、こ
の実施例の制御方法は、図３５のフローチャートに示す
ように、受光量に対応する電気信号Ｖを閾値Ｖｔｈ２と
比較判定する毎にカウンタ回路１１７によって、加工開
始からの時間ｔを計数する。このようにして電気信号Ｖ
が閾値Ｖｔｈ２より小さくなった場合に、その時間ｔを
メモリ回路１１８に記憶し、比較判定回路１０７Ｃにお
いて時間ｔを予め設定した基準値ｔａ，ｔｂ（ｔａ＞ｔ
ｂ）と比較判定する。ここで基準値ｔａとは適正な加熱
速度によってろう付け部の全体にわたって均一に加熱さ
れる下限値であり、基準値ｔｂとは通電電流量を低下さ
せることによって均熱をはかり、均一なろう付け形成が
できる下限値である。ｔ＞ｔａであれば適正なろう付け
加工がなされたと判定して、制御回路から通電制御部に
通電停止信号を送って通電を停止する。時間ｔがｔｂ≦
ｔ≦ｔａであれば、加熱速度が過大であると判定して、
信号を通電制御部に送って、通電電流を所定量低下して
所定時間通電後通電を停止する。ｔ＜ｔｂであれば、信
号を通電制御部に送って通電を所定設定時間停止して、
再度所定設定時間通電する。要するに、この実施例１３
は反射光の受光量が閾値より小さいならば、溶融加工の
継続時間の基準値との比較結果に応じ通電条件を制御す
る方法である。

【００９７】溶融加工においては加工部の品質を安定に
するためには、材料の加熱状態を均一にすることが必要
である。特に、この実施例１３のように抵抗発熱を用い
たろう付けのように、加熱時間が１秒前後と短く、エネ
ルギ供給源である電極と被接合材の表面状態や接触状態
等によって、材料の加熱状態に偏りが生じ、材料中に温
度分布が生じ易いような場合には、均熱化を行う必要が
ある。また、材料の形状や非対称性によっても温度分布
が生じる。このため、通電電流量を低下、もしくは一時
的に停止、場合によっては増加することによって、材料
への入熱を制御し、均熱化を図ることができる。

【００９８】さらに、ろうが流動してくるまでの検出時
間ｔは材料の加熱状態によって変化するため、検出時間
ｔに応じて通電を制御することによって、ろう流れ不
足、ろう流れ過大、未ろう接の発生を抑制し、品質のば
らつきを少なくすることができる。

【００９９】また、この実施例１３では光量変化の電気
信号Ｖを用いた制御方法について説明したが、実施例１
１で示したような受光位置の変位距離ｒを用いても同様
の効果を得ることができる。

【０１００】実施例１４．図３６はこの発明の実施例１
４に係る制御方法を採用した複数の受光素子を備えた溶
融加工装置の構成を示すブロック図、図３７はこの実施
例１４の制御方法の流れを示すフローチャートである。
図３６において、溶融加工装置は、複数の光発生源３と
光発生源３に対応する複数の集光レンズ４とから構成さ
れる光ビーム源３４０、被接合材５ａ，５ｂ、ろう材
６、光発生源３に対応する複数の監視用光ビーム９、複
数の監視用光ビーム９に対応する複数の反射光１０、複
数の監視用光ビーム９に対応する複数の反射光１１、複
数の監視用光ビーム９に対応する複数の照射点１２、一
対の電極１９ａ，１９ｂ、複数の受光素子２０ａ，２０
ｂ、リード線２１、受光素子２０ａ，２０ｂそれぞれに
接続された複数の光電変換回路１０１、受光素子２０
ａ，２０ｂそれぞれに接続された複数の比較判定回路１
０７ａ、制御回路１０９、通電制御回路１１５および電
源１１６、およびエネルギ発生源１９６を備える。エネ
ルギ発生源１９６は、一対の電極１９ａ，１９ｂと、こ
れらの電極１９ａ，１９ｂにリード線２１を介して接続
された電源１１６とで構成される。この実施例１４にお
ける制御回路１０９は、カウンタ回路１１７とメモリ回
路１１８と差分回路１１９と比較判定回路１０７ｃと演
算出力回路１２０とより構成される。よって、この実施
例の制御方法は、図３７のフローチャートに示すよう
に、各受光素子２０ａ，２０ｂによって光量を検出し、
各受光素子２０ａ，２０ｂによる受光量を光電変換回路
１０１により電気信号Ｖに変換するとともに、時間ｔを
計数する。そして、電気信号Ｖがより早く閾値Ｖｔｈ４
よりも小さくなる時間ｔ１をメモリ回路１１８により記
憶する。例えば受光素子２０ａからの電気信号Ｖが早く
閾値Ｖｔｈ４よりも小さくなった場合には、その時間ｔ
１を記憶し、受光素子２０ｂは引き続き光量を検出する
とともに、時間ｔを計数してｔ１との差分Δｔをとる。
電気信号ＶがＶｔｈ４より小さくない場合には、Δｔを
比較回路にてあらかじめ設定した基準値Δｔｍａｘと比
較し、電気信号Ｖが閾値Ｖｔｈ４よりも小さくなる前に
ΔｔがΔｔｍａｘよりも大きくなれば、通電電流を所定
量低下する。このようにして閾値Ｖｔｈ４よりも小さく
なった時点で、Δｔがあらかじめ設定した基準値Δｔｔ
ｈと比較する。Δｔ＜Δｔｔｈの場合には、通電制御部
１１５に信号を送って通電を停止する。Δｔ≧Δｔｔｈ
の場合には通電制御信号を送って、通電を所定量低下し
て所定時間通電した後通電を停止する。

【０１０１】加工部の温度が不均一になることによって
溶融部の形成状態すなわちろう材６の流動状態が局部的
に異なることがあることから、この実施例１４のごとく
複数の受光素子２０ａ，２０ｂからの検出時間の差に応
じて通電を制御することによってろう付け部を均熱化し
てろう付け部全体のろうを溶融することができ、より精
度よく未ろう接の発生を抑制することができる。

【０１０２】実施例１５．図３８はこの発明の実施例１
５に係る制御方法を採用した溶融加工装置の構成を示す
ブロック図、図３９はこの実施例１５の制御方法の流れ
を示すフローチャートである。図３８において、溶融加
工装置は、光発生源３と集光レンズ４とから構成される
光ビーム源３４０、被接合材５ａ，５ｂ、ろう材６、監
視用光ビーム９、材料溶融前の光ビームの反射光１０、
方向変化した反射光１１、照射点１２、一対の電極１９
ａ，１９ｂ、受光素子１６、リード線２１、座標演算回
路１０５、距離演算回路１０６、比較判定回路１０７
ａ、変換器１０８、制御回路１０９、通電制御回路１１
５および電源１１６、およびエネルギ発生源１９６を備
える。変換器１０８は監視用光ビーム９の材料溶融前の
光ビームの反射光１０と方向変換した反射光１１の受光
位置を検出する受光素子１６とこの受光位置による監視
用光ビーム９の反射方向の変化を位置座標情報として変
換する座標演算回路１０５によって構成され、受光素子
１６としては例えばフォトダイオードの表面抵抗を利用
した非分割型位置センサ（ＰＳＤ）が用いられる。エネ
ルギ発生源１９６は、一対の電極１９ａ，１９ｂと、こ
れらの電極１９ａ，１９ｂにリード線２１を介して接続
された電源１１６とで構成される。この実施例１５にお
ける制御回路１０９は、比較判定回路１０７ｂの出力を
受けて受光位置の変位方向を算定する方向算定回路１２
１、変位方向を閾値θｔｈ１，θｔｈ２と比較判定する
比較判定回路１０７ｄ、および比較判定結果を演算して
通電制御部１１５に制御信号を送る演算出力回路１２０
より構成される。よってこの実施例の制御方法は、図３
９のフローチャートに示すように、受光素子１６によっ
て受光位置を検出し、座標演算を経て距離算定回路１０
６によって位置の変位距離ｒを算定する。距離算定値ｒ
を閾値ｒｔｈと比較判定し、ｒ＞ｒｔｈとなった時点で
比較判定回路１０７ｂからの出力をうけて位置の変位方
向を算定する。この算定値θをあらかじめ設定した基準
値θｔｈ１、θｔｈ２（θｔｈ１＜θｔｈ２）と比較判
定する。ここで基準値θｔｈ１とは適正な加熱速度によ
ってろう付け全体にわたって均一に加熱される上限値で
あり、基準値θｔｈ２とは通電電流量を低下させること
によって均熱をはかり、均一なろう付け形成ができる上
限値である。θ≦θｔｈ１であれば適正なろう付け加工
がなされたと判定して、演算出力回路１２０から通電制
御部１１５に通電停止信号を送って通電を停止する。θ
ｔｈ１＜θ≦θｔｈ２であれば、加熱が不均一であると
判定して、信号を通電制御部１１５に送って、通電電流
を所定量低下して所定時間通電後通電を停止する。θ＞
θｔｈ２であれば、信号を通電制御部１１５に送って通
電を所定設定時間停止して、再度所定設定時間通電す
る。要するに、この実施例１５は受光位置の変位方向と
変位位置とで通電条件を制御する方法である。

【０１０３】以上のように受光位置の変位方向θの大き
さによって、１個の光ビーム源と受光素子を用いるだけ
で光ビーム照射点へ流動したろうの流動形状を特定でき
るので、θに応じて通電を制御することによって、簡易
な構成で確実に未ろう接の発生を抑制することができ
る。

【０１０４】このような制御方法によって、４ｍｍ×６
ｍｍ×２ｍｍの銀系合金からなる電気接点と３ｍｍ×５
０ｍｍ×６ｍｍの銅材からなる台座をろう付けした。ろ
う材６として銀ろうあるいはりん銅ろうを用い、波長６
８０ｎｍ〜７８０ｎｍの半導体レーザをろう付け面にほ
ぼ平行に照射して、照射点のスポット径をφ０．５ｍｍ
としてろう付け部の長手方向のほぼ中央付近で接合部か
ら３ｍｍ程度の所に入射角６０°で照射した。その反射
光を１３ｍｍ×１３ｍｍのＰＳＤを用いて受光して制御
したところ、ろう流れ不足、および過大なろう流れが生
じることなく、ろう材６の流動量を一定にすることがで
き、さらに、未ろう接部の発生を抑制することができ
た。

【０１０５】

【発明の効果】以上のように第１の発明に係る溶融加工
の監視方法によれば、監視用光ビームの照射部分におけ
る材料の固相から溶融状態への変化を監視するか、監視
用光ビームの照射部分への溶融状態となった材料の到達
を監視するので、溶融加工の進行に伴う材料の特定の部
位が溶融状態に達したか否かをリアルタイムで適切に監
視できるという効果が得られる。

【０１０６】第２の発明の溶融加工の監視方法によれ
ば、受光量の変化によって、監視用光ビームの照射部分
における材料の固相から溶融状態への変化を監視する
か、監視用光ビームの照射部分への溶融状態となった材
料の到達を監視するので、光ビーム照射点での反射光の
受光量の変化を受光位置にかかわらず正確に検出でき、
これにより照射点における材料の固体から溶融状態への
変化および溶融形状を検出できる。したがって、品質の
良否を大きく反映する材料の溶融物の広がり量、流動量
および形状を正確に監視することができ、溶融加工にお
ける加工品質を高い精度でリアルタイムに検査すること
ができるという効果が得られる。

【０１０７】第３の発明の溶融加工の監視方法によれ
ば、受光素子は、監視用光ビームの照射部分が溶融され
る以前における監視用光ビームの反射光路からは特定の
距離だけ離し、さらに溶融後の反射光が投光されるよう
な位置に配置した受光素子の受光量の変化によって、監
視用光ビームの照射部分における材料の固相から溶融状
態への変化を監視するか、監視用光ビームの照射部分へ
の溶融状態となった材料の到達を監視するので、例えば
照射点の表面状態の変化やフラックスをはじめとする表
面活性剤の蒸発、飛散といった光ビームの散乱の影響を
受けることなく安定に監視することができる。

【０１０８】第４の発明の溶融加工の監視方法によれ
ば、受光位置座標情報の変化によって、監視用光ビーム
の照射部分における材料の固体から溶融状態への変化を
監視するか、監視用光ビームの照射部分への溶融状態と
なった材料の到達を監視するので、光ビーム照射点での
反射光の方向の変化を材質や材料の表面状態に関係なく
正確に検出でき、これにより照射点における材料の固体
から溶融状態への変化および溶融形状を検出できる。し
たがって、品質の良否を大きく反映する材料の溶融物の
広がり量、流動量および形状を正確に監視することがで
き、溶融加工における加工品質を高い精度でリアルタイ
ムに検査することができるという効果が得られる。

【０１０９】第５の発明の溶融加工装置によれば、受光
量と閾値との比較によって、材料に投与される溶融用エ
ネルギの投与を制御する。例えば制御回路がエネルギ発
生源を制御するための信号をエネルギ制御部にフィード
バックしてから所定時間後に、溶融用エネルギの投与を
停止するか、または制御回路がエネルギ発生源を制御す
るための信号をエネルギ制御部にフィードバックしてか
ら溶融用エネルギの投与量を低下し、その溶融用エネル
ギの投与量低下から所定時間後に溶融用エネルギの投与
を停止するように構成にしたので、光ビームの照射点の
材料が固体状態から溶融状態に変化して反射光の受光量
が変化するのを検出でき、その受光量に応じてエネルギ
投与量を変化させることができる。したがって、溶融材
料の広がり量、流動量および形状を制御することがで
き、溶融加工における加工品質を高精度に安定性良く制
御することができるという効果が得られる。

【０１１０】第６の発明の溶融加工装置によれば、受光
器は、監視用光ビームの照射部分が溶融される以前にお
ける監視用光ビームの反射光路からは特定の距離だけ離
し、さらに溶融後の反射光が投光されるような位置に配
置した構成になっているので、照射点表面状態やフラッ
クス等の表面活性剤の影響を受けずに、材料の光ビーム
照射点への流動を安定に検出して材料へのエネルギ投与
を制御することができるので、材料の溶融範囲を一定基
準範囲に安定性よく抑制することができる。

【０１１１】第７の発明の溶融加工装置によれば、受光
位置の変位距離と閾値との比較によって、材料に投与さ
れる溶融用エネルギの投与を制御する。例えば制御回路
がエネルギ発生源を制御するための信号をエネルギ制御
部にフィードバックしてから所定時間後に、溶融用エネ
ルギの投与を停止するか、または制御回路がエネルギ発
生源を制御するための信号をエネルギ制御部にフィード
バックしてから溶融用エネルギの投与量を低下し、その
溶融用エネルギの投与量低下から所定時間後に溶融用エ
ネルギの投与を停止するように構成したので、光ビーム
照射点での反射光の方向の変化を検出でき、これにより
照射点における材料の固体から溶融状態への変化および
溶融形状を検出できる。したがって、品質の良否を大き
く反映する材料の溶融物の広がり量、流動量および形状
を安定性良く制御することができるという効果が得られ
る。

【０１１２】第８の発明の溶融加工装置によれば、溶融
部分の流動を抑制する冷却手段を有するように構成した
ので、溶融物の溶融の広がりや流動を抑えることがで
き、加工品質の向上を図れるという効果が得られる。

【０１１３】第９の発明の溶融加工装置によれば、エネ
ルギ発生源からのパルス通電加熱による溶融用エネルギ
が材料に電磁ピンチ効果を誘発するように構成したの
で、材料の流動を精度良く制御できるという効果が得ら
れる。

【０１１４】第１０の発明の溶融加工装置によれば、エ
ネルギ発生源からのパルス通電の周波数以上の周波数で
監視用光ビームを走査するように構成したので、走査半
周期分での受光量変化を、溶融材料の流動１周期分以内
でとらえることができ、溶融加工を高精度に制御するこ
とができるという効果が得られる。

【０１１５】第１１の発明の溶融加工の制御方法によれ
ば、受光位置の変位距離と閾値との比較結果を所定設定
時間と比較して、溶融用エネルギの投入量と投入時間と
を制御するので、材料の均熱化を図ることができ、溶融
加工における加工品質を高精度に安定性良く制御するこ
とができるという効果が得られる。

【０１１６】第１２の発明の溶融加工装置の制御方法に
よれば、溶融加工の経過時間が所定設定時間以内である
場合に、溶融用エネルギの出力条件を制御するので、材
料の均熱化の精度を高めることができ、溶融加工におけ
る加工品質を高精度に安定性良く制御することができる
という効果が得られる。

【０１１７】第１３の発明の溶融加工装置の制御方法に
よれば、受光位置の変位方向と変位距離とで溶融用エネ
ルギの出力条件を制御するので、容易な構成で材料の均
熱化の精度を高めることができ、溶融加工における加工
品質を高精度に安定性良く制御することができるという
効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例１の監視方法に使用する溶融加工装置
を示すブロック図である。

【図２】 実施例１の監視用光ビームの照射点まわりを
示す断面図である。

【図３】 実施例１の受光量の変化を示す波形図であ
る。

【図４】 実施例２の監視方法に使用する溶融加工装置
を示すブロック図である。

【図５】 実施例２の監視用光ビームの照射点まわりを
示す断面図である。

【図６】 実施例２の受光量の変化を示す波形図であ
る。

【図７】 実施例３の監視方法に使用する溶融加工装置
を示すブロック図である。

【図８】 実施例３の受光量の変化を示す波形図であ
る。

【図９】 実施例４の監視方法に使用する溶融加工装置
を示すブロック図である。

【図１０】 実施例４の受光位置変化を示す概略図であ
る。

【図１１】 実施例４の受光位置の変位距離の変化を示
す波形図である。

【図１２】 実施例５の監視方法による被接合材付近の
構成図である。

【図１３】 実施例５の受光位置を示す図である。

【図１４】 実施例５の監視方法による異なる例を示す
被接合材付近の構成図である。

【図１５】 実施例５の異なる例の受光位置を示す図で
ある。

【図１６】 実施例６の溶融加工装置を示すブロック図
である。

【図１７】 実施例６の受光量の変化を示す波形図であ
る。

【図１８】 実施例７の溶融加工装置を示すブロック図
である。

【図１９】 実施例７のろう材の流動先端部の形状の断
面図である。

【図２０】 実施例７のろう材の流動先端部の形状の異
なる例を示す断面図である。

【図２１】 実施例７のろう材の流動量と通電パルスと
の関係図である。

【図２２】 実施例８の溶融加工装置を示すブロック図
である。

【図２３】 実施例９の溶融加工装置を示すブロック図
である。

【図２４】 実施例９の受光量の変化を示す波形図であ
る。

【図２５】 実施例１０の溶融加工装置を示すブロック
図である。

【図２６】 実施例１０の受光量の変化を示す波形図で
ある。

【図２７】 実施例１１の溶融加工装置を示すブロツク
図である。

【図２８】 実施例１１の受光位置の変位距離の変化を
示す波形図である。

【図２９】 実施例１２の溶融加工装置を示すブロック
図である。

【図３０】 実施例１２の照射点のオシレート動作の説
明図である。

【図３１】 実施例１２の照射点のオシレート動作の説
明図である。

【図３２】 実施例１２の照射点のオシレート動作の説
明図である。

【図３３】 実施例１２のオシレート変位と電気信号の
出力波形との関係図である。

【図３４】 実施例１３の溶融加工装置を示すブロック
図である。

【図３５】 実施例１３における制御方法を示すフロー
チャートである。

【図３６】 実施例１４の制御方法に使用する溶融加工
装置を示すブロック図である。

【図３７】 実施例１４の制御方法を示すフローチャー
トである。

【図３８】 実施例１５の制御方法に使用する溶融加工
装置を示すブロック図である。

【図３９】 実施例１５の制御方法を示すフローチャー
トである。

【図４０】 従来のアークスポット溶接を示す構成図で
ある。

【図４１】 従来のろう付け工程を示す構成図である。

【図４２】 従来の半田付け検査方法を示す構成図であ
る。

【図４３】 従来の半田付け検査方法における電気信号
の波形図である。

【図４４】 従来の半田付け方法の半田付け状態と乱反
射の度合いを示す模式図である。

【符号の説明】

１ 溶接電極、２ 溶接電源、３ 光ビーム源、４ 集
光レンズ、５ａ，５ｂ 被接合材、６ ろう材、７ ア
レイ状の受光素子、８ 光量検出部、９ 監視用光ビー
ム、１０ 材料溶融前の光ビームの反射光、１１ 方向
変化した反射光、１２ 照射点、１３ 溶融池、１４
加熱器、１５ エネルギ発生源、１６ 受光位置を検出
するための受光素子、１７ａ，１７ｂ，１７ｃ 加工開
始前の受光素子上での受光位置、１８ａ，１８ｂ，１８
ｃ ろう流動後の受光素子上での受光位置、１９ａ，１
９ｂ 電極、２０，２０ａ，２０ｂ 光量を検出する受
光素子、２１ リード線、２２ ミラー、２３ 振動装
置、２４ 未ろう接部、３０ レーザ発振器、３１ 半
透鏡、３２ 光ファイバ、３３，３４ 集光レンズ、３
５ はんだ、３６ 受光部、３７ 半田付け検査部、１
０１ 光電変換回路、１０２ 最大受光部判定回路、１
０３ 表示回路、１０４ 表示器、１０５ 座標演算回
路、１０６ 距離算定回路、１０７，１０７ａ，１０７
ｂ，１０７ｃ，１０７ｄ 比較判定回路、１０８ａ 光
量を検出する受光素子を含む受光器、１０８ｂ 光量を
検出する検出部がアレイ状に配置された受光素子を含む
受光器、１０８ｃ 受光位置を検出するための受光素子
を含む受光器、１０９ 制御回路、１１０ エネルギ制
御部、１１１，１９６ エネルギ発生源、１１２ 冷却
手段、１１３ 冷却器制御回路、１１４ 冷却器、１１
５ 通電制御部、１１６ 電源、１１７ カウンタ回
路、１１８ メモリ回路、１１９ 差分回路、１２０
演算出力回路、１２１ 方向算定回路、２２３ ビーム
オシレータ、３４０ 光ビーム源。

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ２３Ｋ 13/08 ５４２ 26/00 Ｐ Ｇ０１Ｂ 11/00 Ｂ Ｅ Ｇ０１Ｊ 1/10 8803−2Ｇ Ｇ０１Ｎ 21/27 Ｂ 21/47 Ｂ (72)発明者 廣澤 隆夫 福山市緑町１番８号 三菱電機株式会社福 山製作所内 (72)発明者 安藤 裕太郎 福山市緑町１番８号 三菱電機株式会社福 山製作所内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶融用エネルギの投与にて材料を溶融す
   る溶融加工において、目標とする材料溶融許容部分の外
   周部表面または目標とする溶融材料流れ許容部分の外周
   部表面に監視用光ビームを照射し、その監視用光ビーム
   の材料表面からの反射光を受光素子で受光し、この受光
   素子の溶融加工中での出力の変化を検出して、溶融加工
   中の材料の溶融状態を監視することを特徴とする溶融加
   工の監視方法。
2. 【請求項２】 上記受光素子として反射光の検出部が列
   状または格子状に配置された受光素子を用い、上記受光
   素子の溶融加工中での出力の変化として材料の監視用光
   ビームの照射部分が溶融される以前における受光素子の
   受光量が最大となる上記検出部での受光量の変化もしく
   は特定の加工経過時間後における受光素子の受光量が最
   大となる上記検出部での受光量の変化を用いたことを特
   徴とする請求項第１項記載の溶融加工の監視方法。
3. 【請求項３】 上記受光素子は、監視用光ビームの照射
   部分が溶融される以前における監視用光ビームの反射光
   路からは特定の距離だけ離し、さらに溶融後の反射光が
   投光されるような位置に配置して、この受光素子の溶融
   加工中での出力の変化を検出して、溶融加工中の材料の
   溶融状態を監視することを特徴とする請求項第１項記載
   の溶融加工の監視方法。
4. 【請求項４】 上記受光素子として反射光の受光位置を
   検出する受光素子を用い、上記受光素子の溶融加工中で
   の出力の変化として受光素子の受光位置に応じた位置座
   標情報の変化を用いることを特徴とする請求項第１項記
   載の溶融加工の監視方法。
5. 【請求項５】 溶融用エネルギを発生するエネルギ発生
   源と、このエネルギ発生源から出力されるエネルギを制
   御するエネルギ制御部と、目標とする材料溶融許容部分
   の外周部表面または目標とする溶融材料流れ許容部分の
   外周部表面に監視用光ビームを照射する光ビーム源と、
   この光ビームの材料表面からの反射光の受光量を検出す
   る受光器と、この受光器による受光量と予め設定された
   閾値とを比較判定する比較判定回路と、この比較結果に
   応答して上記エネルギ発生源を制御するための信号を上
   記エネルギ制御部にフィードバックして上記エネルギ発
   生源によるエネルギ投与を制御する制御回路とを備えた
   ことを特徴とする溶融加工装置。
6. 【請求項６】 上記受光器は、監視用光ビームの照射部
   分が溶融される以前における監視用光ビームの反射光路
   からは特定の距離だけ離し、さらに溶融後の反射光が投
   光されるような位置に配置することを特徴とする請求項
   第５項記載の溶融加工装置。
7. 【請求項７】 溶融用エネルギを発生するエネルギ発生
   源と、このエネルギ発生源を制御するエネルギ制御部
   と、目標とする材料溶融許容部分の外周部表面または目
   標とする溶融材料流れ許容部分の外周部表面に監視用光
   ビームを照射する光ビーム源と、この光ビームの材料表
   面からの反射光の受光位置を検出して受光位置の座標を
   出力する受光器と、この受光器からの座標に基づいて受
   光位置の変位距離を算定する距離算定回路と、この距離
   算定回路からの変位距離と予め設定された閾値とを比較
   判定する比較判定回路と、この比較結果に応答して上記
   エネルギ発生源を制御するための信号を上記エネルギ制
   御部にフィードバックして上記エネルギ発生源によるエ
   ネルギ投与を制御する制御回路とを備えたことを特徴と
   する溶融加工装置。
8. 【請求項８】 上記比較判定回路の出力に従って材料の
   溶融部分の温度を低下させる冷却手段を備えたことを特
   徴とする請求項第５項ないし第７項のいずれかに記載の
   溶融加工装置。
9. 【請求項９】 上記エネルギ発生源がパルス通電によっ
   て溶融用エネルギを発生する手段を備えたことを特徴と
   する請求項第５項ないし第７項のいずれかに記載の溶融
   加工装置。
10. 【請求項１０】 上記エネルギ発生源がパルス通電によ
    って溶融用エネルギを発生する手段を備え、上記光ビー
    ム源が上記エネルギ発生源のパルス通電の周波数以上の
    周波数で走査する手段を備えたことを特徴とする請求項
    第５項ないし第７項のいずれかに記載の溶融加工装置。
11. 【請求項１１】 溶融用エネルギの投与にて材料を溶融
    する溶融加工において、目標とする材料溶融許容部分の
    外周部表面または目標とする溶融材料流れ許容部分の外
    周部表面に監視用光ビームを照射し、その監視用光ビー
    ムの材料表面からの反射光を受光位置を検出する受光素
    子で受光し、この受光器からの座標に基づいて受光位置
    の変位距離を算定し、この算定した変位距離を予め設定
    された閾値と比較し、この比較結果を予め設定された所
    定設定情報と比較し、この比較結果に基づいて溶融用エ
    ネルギの投入量と投入時間とを決定し、この決定に応答
    して上記溶融用エネルギの材料への投与を制御する溶融
    加工の制御方法。
12. 【請求項１２】 溶融用エネルギの投与にて材料を溶融
    する溶融加工において、目標とする材料溶融許容部分の
    外周部表面または目標とする溶融材料流れ許容部分の外
    周部表面に監視用光ビームを照射し、その監視用光ビー
    ムの材料表面からの反射光を受光位置を検出する受光素
    子で受光し、この受光器からの座標に基づいて受光位置
    の変位距離を算定し、この算定した変位距離を予め設定
    された閾値と比較し、この受光量と閾値を比較する毎に
    加工開始からの経過時間を記憶し、上記受光量が閾値よ
    り小さくなった場合に上記記憶された経過時間が予め設
    定された所定設定情報と比較判定し、この判定結果に基
    づき溶融用エネルギの出力の出力条件を決定し、この決
    定に応答して上記溶融用エネルギの材料への投与を制御
    する溶融加工の制御方法。
13. 【請求項１３】 溶融用エネルギの投与にて材料を溶融
    する溶融加工において、材料の目標とする溶融許容部分
    における外周部表面または目標とする溶融材料流れ許容
    部分の外周部表面に監視用光ビームを照射し、その監視
    用光ビームの材料表面からの反射光を受光位置を検出す
    る受光素子で受光し、この受光器からの座標に基づいて
    受光位置の変位距離を算定し、この算定した変位距離を
    予め設定された閾値と比較し、この変位距離が閾値より
    大きくなった場合に受光位置の変位方向を算出し、この
    変位方向を予め設定された所定変位方向と比較し、この
    比較結果に基づき溶融用エネルギの出力条件を決定し、
    この決定に応答して上記溶融用エネルギの材料への投与
    を制御する溶融加工の制御方法。