JP2017040495A

JP2017040495A - 高温部観察装置

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Publication number: JP2017040495A
Application number: JP2015160945A
Authority: JP
Inventors: 文夫松坂; Fumio Matsuzaka; 孝昭松岡; Takaaki Matsuoka
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 2015-08-18
Filing date: 2015-08-18
Publication date: 2017-02-23
Anticipated expiration: 2035-08-18
Also published as: JP6536279B2

Abstract

【課題】熱源から発せられる放射光の影響を最小限に抑える高温部観察装置を提供する。【解決手段】測定対象物３に溶融池８を形成する熱源５に隣接した観察領域１１の画像を取得可能なカメラ９と、シャッタ装置１２とを有する高温部観察装置１であって、シャッタ装置１２は熱源５を覆隠すシャッタ部１４と、シャッタ部１４を熱源５を覆隠す方向に付勢する弾発部材１８と、シャッタ部１４に設けられた鉤部１５と係合しシャッタ部１４を熱源５が露出する位置で拘束する係合部材１６と、係合部材１６と鉤部１５の係合を解除するアクチュエータ１７とを具備し、シャッタ装置１２を作動させ、弾発部材１８の付勢力によりシャッタ部１４を瞬時に摺動させ、遮蔽板により熱源５が覆隠され、測定対象物３の表面に倣って変位した可動補助遮蔽板により遮蔽板と測定対象物３間の間隙が覆隠された直後にカメラ９が観察領域１１の画像を取得する。【選択図】図１

Description

本発明は、非接触での温度測定に用いられる高温部観察装置に関するものである。

溶接時に形成される金属溶融池及びその周辺部等、或は熱処理中の金属、ボイラ、溶鉱炉内部等、高温部の温度を測定する場合、一般的な温度検出器である接触式の温度プローブを設置できない場合がある。或は設置できても温度プローブは設置点の温度を検出する為、広範囲な面での分布を把握したいという要求には応えきれないという問題がある。

斯かる問題を解決する手段として非接触式の光学的測温法があり、光学的測温法ではサーモグラフィや近赤外カメラ、可視光カメラ等を用いて画像を取得し、取得した画像により測定対象物の温度分布を得ている。この場合、測定対象物の温度は測定対象物からの熱放射（放射光）により検出される。放射光と温度の関係は、プランクの式として知られる関係式に従い、更に物質固有の放射率を考慮することで、放射光強度から温度を決定することができる。

放射光強度は僅かな温度の違いでも大きく変化する為、精度の高い測定が可能である。然し乍ら、測定対象物に熱源が近接する状況では、熱源からの強い放射光がノイズとなり、測定対象物の温度を正確に測定できないという問題があった。

例えば、熱源がＴＩＧトーチであり、測定対象物が被溶接物の溶融部である場合、溶融部（溶融池及び溶融池の周辺）に対してＴＩＧ電極は近接した位置にあり、而も高温で強い放射光を放っている。この為、ＴＩＧ電極からの放射光が溶融部で反射され、反射された放射光がノイズとなって正確な温度を測定できないこととなる。

この様な問題を回避する方法としては、熱源からの放射光が反射されない方向から観察することが考えられるが、使用されるカメラは大型であり、取付け上の制限があり、適切な位置に取付けられるとは限らなかった。

尚、画面の不必要部分の輝度レベルに影響を受けることなく必要部分の輝度レベルを安定させ、画像を取得するものとして特許文献１があり、特許文献１には、カメラで撮った画面から画面上の水平方向の線である地平線の位置を求め、地平線より下側を地面領域、地平線より上側を空領域とし、地面領域の輝度が予め定められていた目標輝度に一致する様にアイリスの絞り調節量或はシャッターのスピードを制御することで、不必要な高輝度部分である空領域の影響を受けることなく、地面領域の輝度レベルを安定に保つことができる車両用カメラの露光制御装置が開示されている。

特開平８−２４０８３３号公報

本発明は、熱源から発せられる放射光の影響を最小限に抑える高温部観察装置を提供するものである。

本発明は、測定対象物に溶融池を形成する熱源に隣接した観察領域の画像を取得可能なカメラと、シャッタ装置とを有する高温部観察装置であって、前記シャッタ装置は前記熱源を覆隠すシャッタ部と、該シャッタ部を前記熱源を覆隠す方向に付勢する弾発部材と、前記シャッタ部に設けられた鉤部と係合し前記シャッタ部を前記熱源が露出する位置で拘束する係合部材と、該係合部材と前記鉤部の係合を解除するアクチュエータとを具備し、前記シャッタ部は前記熱源からの放射光を遮蔽する遮蔽板と、該遮蔽板に対して変位可能な可動補助遮蔽板とを有する補助シャッタ部とを有し、前記シャッタ装置を作動させ、前記弾発部材の付勢力により前記シャッタ部を瞬時に摺動させ、前記遮蔽板により前記熱源が覆隠され、前記測定対象物の表面に倣って変位した前記可動補助遮蔽板により前記遮蔽板と前記測定対象物間の間隙が覆隠された直後に前記カメラが前記観察領域の画像を取得する高温部観察装置に係るものである。

又本発明は、前記補助シャッタ部は、前記遮蔽板の中心部に設けられた補助遮蔽板と、回転自在に設けられ前記遮蔽板の端部側から前記補助遮蔽板に向って延出する前記可動補助遮蔽板と、前記補助遮蔽板と前記可動補助遮蔽板とを前記熱源を覆隠す方向に付勢する補助弾発部材とを有する高温部観察装置に係るものである。

又本発明は、前記可動補助遮蔽板は、前記補助遮蔽板よりも前記熱源を覆隠す方向に突出し、前記可動補助遮蔽板が前記測定対象物表面に当接した状態で、前記補助遮蔽板は前記測定対象物から離反している高温部観察装置に係るものである。

又本発明は、前記補助シャッタ部は、独立して変位可能に設けられた複数の補助遮蔽板と、該補助遮蔽板を前記熱源を覆隠す方向にそれぞれ付勢する補助弾発部材とを有し、前記補助遮蔽板は前記遮蔽板よりも前記熱源を覆隠す方向に突出する高温部観察装置に係るものである。

更に又本発明は、前記補助遮蔽板が、回転自在に設けられた高温部観察装置に係るものである。

本発明によれば、測定対象物に溶融池を形成する熱源に隣接した観察領域の画像を取得可能なカメラと、シャッタ装置とを有する高温部観察装置であって、前記シャッタ装置は前記熱源を覆隠すシャッタ部と、該シャッタ部を前記熱源を覆隠す方向に付勢する弾発部材と、前記シャッタ部に設けられた鉤部と係合し前記シャッタ部を前記熱源が露出する位置で拘束する係合部材と、該係合部材と前記鉤部の係合を解除するアクチュエータとを具備し、前記シャッタ部は前記熱源からの放射光を遮蔽する遮蔽板と、該遮蔽板に対して変位可能な可動補助遮蔽板とを有する補助シャッタ部とを有し、前記シャッタ装置を作動させ、前記弾発部材の付勢力により前記シャッタ部を瞬時に摺動させ、前記遮蔽板により前記熱源が覆隠され、前記測定対象物の表面に倣って変位した前記可動補助遮蔽板により前記遮蔽板と前記測定対象物間の間隙が覆隠された直後に前記カメラが前記観察領域の画像を取得するので、遮蔽板及び可動補助遮蔽板により前記熱源からの放射光の影響が除去されると共に、該熱源を覆隠す時間が瞬間的なものとなり、放射光の乱反射や温度状況の変化を最小限に抑えることができ、前記観察領域の温度分布を正確に測定することができるという優れた効果を発揮する。

本発明の第１の実施例に係る高温部観察装置の概略構成図である。本発明の第１の実施例に係るシャッタ装置であり、（Ａ）は該シャッタ装置の平面図を示し、（Ｂ）は該シャッタ装置の正面図を示している。本発明の第１の実施例に係るシャッタ装置の要部であり、（Ａ）はシャッタ部の側断面図を示し、（Ｂ）はトリガとその周辺部を示す側面図である。（Ａ）は本発明の第１の実施例に係るシャッタ装置を作動させた場合の観察領域の温度分布を示す画像であり、（Ｂ）は本発明の第１の実施例に係るシャッタ装置を作動させなかった場合の観察領域の温度分布を示す画像である。本発明の第１の実施例に係るシャッタ部の変形例を示す側断面図である。本発明の第２の実施例に係るシャッタ部の平面図であり、（Ａ）はシャッタ装置作動前の状態を示し、（Ｂ）はシャッタ装置作動後の状態を示している。本発明の第３の実施例に係るシャッタ部の平面図であり、（Ａ）はシャッタ装置作動前の状態を示し、（Ｂ）はシャッタ装置作動後の状態を示している。

以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。

先ず、図１に於いて、本発明の第１の実施例に係る高温部観察装置１について説明する。

本実施例は、下向きのＴＩＧ溶接に於ける高温部観察に適用した場合である。図１中、２はＴＩＧトーチを示し、３は該ＴＩＧトーチ２に溶接される測定対象物である被溶接物を示し、４は該被溶接物３が載置される台座を示している。

前記ＴＩＧトーチ２の先端に突出するＴＩＧ電極５が熱源となっており、該ＴＩＧ電極５の長さは、例えば２０ｍｍ以下となっている。該ＴＩＧ電極５よりアーク６を発生させ、フィラーメタルである溶接ワイヤ７を供給することで、前記被溶接物３及び前記溶接ワイヤ７が溶融し、溶融池８が形成される。

前記ＴＩＧトーチ２の側方には撮像装置としてのカメラ９が設けられている。該カメラ９は例えば高速度撮影が可能なデジタルカメラであり、該カメラ９により前記溶融池８とその周辺部である観察領域１１の連続撮影が可能となっている。又、前記カメラ９は撮像素子としてＣＣＤ或はＣＭＯＳセンサを有し、撮像素子を構成する各画素から個別に信号が発せられる様になっている。

前記ＴＩＧトーチ２と前記カメラ９との間には、シャッタ装置１２が設けられている。該シャッタ装置１２は前記台座４に立設された支柱１３に設けられ、又前記シャッタ装置１２は前記支柱１３に対して上下方向に移動可能であり、任意の位置に固定可能となっている。前記シャッタ装置１２は、シャッタ部１４と、鉤部１５と、係合部材である鉤片１６と、係合解除用のアクチュエータであるソレノイド１７とを有している。

前記シャッタ部１４と前記鉤部１５との間には、弾発部材或は付勢部材として、例えば圧縮バネ１８が掛渡されており、該圧縮バネ１８により前記シャッタ部１４が下方、即ち前記ＴＩＧ電極５を覆隠す方向に付勢される様になっている。

前記鉤部１５は前記鉤片１６と係合可能となっている。前記シャッタ部１４が上方に位置した状態、即ち前記ＴＩＧ電極５が露出する位置にある状態で、前記鉤片１６が前記鉤部１５と係合することで、前記圧縮バネ１８は撓んだ状態で拘束される。

又、前記鉤片１６は前記ソレノイド１７と連結され、該ソレノイド１７に電流を印加し、作動させることで、前記鉤片１６と前記鉤部１５との係合が解除される。前記鉤片１６と前記鉤部１５との係合が解除されると、前記シャッタ部１４が前記圧縮バネ１８の付勢力により下方へと瞬間的に移動する様になっている。

前記シャッタ部１４が下方に移動した状態では、前記シャッタ部１４は前記カメラ９と前記観察領域１１との間に挿入され、前記ＴＩＧ電極５からの放射光が前記観察領域１１で反射され、前記カメラ９に入射することを防止している。

前記アーク６を消弧し、溶接を終了した際には、前記ＴＩＧ電極５は高温で発光しており、前記観察領域１１は熱源と隣接した状態となっている。

ここで、前記ソレノイド１７を作動させ、前記鉤部１５と前記鉤片１６との係合を解除させて前記シャッタ部１４を瞬間的に下方へと移動させることで、該シャッタ部１４により前記ＴＩＧ電極５が覆隠され、該ＴＩＧ電極５から前記観察領域１１に向って放射された放射光を瞬時に遮ることができる。

前記ＴＩＧ電極５が前記シャッタ部１４により遮蔽された直後に、前記カメラ９により前記観察領域１１の画像を取得することで、前記ＴＩＧ電極５からの放射光の影響が除去された前記観察領域１１の画像を取得することができる。

次に、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に於いて、前記シャッタ装置１２の詳細について説明する。尚、図２（Ａ）、図２（Ｂ）、図３（Ａ）、図３（Ｂ）に於いて、紙面に対して左側を前方向、紙面に対して右側を後ろ方向とする。

前記シャッタ装置１２は固定台座１９を有し、該固定台座１９が前記支柱１３に上下方向に移動可能に取付けられている。前記固定台座１９の前端部２１は直角に屈曲され、該前端部２１には２本のガイドシャフト２２，２２が固定されている。該ガイドシャフト２２，２２は、前記前端部２１より前方に平行に延出し、前記ガイドシャフト２２，２２の前端にはストッパブロック２３が固着されている。該ストッパブロック２３の側面にはバネ掛け２４が立設されている。

前記シャッタ部１４は前記ガイドシャフト２２，２２に移動可能に設けられている。

前記シャッタ部１４は、ガイド孔２０を介して前記ガイドシャフト２２，２２に摺動自在に嵌合するシャッタスライダ２５と、該シャッタスライダ２５に固着され、黒色処理された遮蔽板２６とを有している。例えば、黒色処理としては該遮蔽板２６がアルミ材であれば、黒色アルマイト処理、該遮蔽板２６が鉄材であれば、タフトライド（登録商標）処理等を施す。

前記シャッタスライダ２５の側面にはバネ掛け２７が立設され、該バネ掛け２７と前記バネ掛け２４との間には弾発部材としての前記圧縮バネ１８が掛渡されている。該圧縮バネ１８により、前記シャッタスライダ２５は前方に付勢されている。

前記シャッタスライダ２５の後面には、２つの軸支持片２８，２８が平行に突設され、該軸支持片２８，２８に掛渡って係合ピン２９が設けられている。尚、前記軸支持片２８，２８と前記係合ピン２９とにより前記鉤部１５が構成される。

前記固定台座１９の上面で、前記前端部２１に対峙した位置には鉤サポート３１が立設され、該鉤サポート３１にピン３２を介して前記鉤片１６が回転自在に設けられている。

前記固定台座１９の上面で、後部には前記ソレノイド１７が設けられている。該ソレノイド１７は、前後方向に進退するプランジャ３３を有している。前記ソレノイド１７は導線３４を介して駆動電源（図示せず）に接続されており、該導線３４を介して前記ソレノイド１７に印加することで該ソレノイド１７が作動し、前記プランジャ３３が後退する。

該プランジャ３３の前端部と板状の連結部材３５の一端部とは連結ピン３６を介して回転自在に連結され、前記連結部材３５の他端部は、連結ピン３７を介して前記鉤片１６の後端部に回転自在に取付けられている。該鉤片１６は前記係合ピン２９に係合可能となっており、前記プランジャ３３が後退し前記連結部材３５が後側へと引かれることで、前記鉤片１６が図２（Ｂ）中、反時計方向に回転し、前記係合ピン２９との係合が解除される様になっている。

又、前記連結ピン３７には弾発部材、例えば引張りバネ３８の一端が取付けられ、該引張りバネ３８の他端は前記固定台座１９に取付けられている。前記引張りバネ３８は、前記プランジャ３３の後退方向とは逆側、即ち前記鉤片１６を前記係合ピン２９と係合する方向へと付勢しており、前記鉤片１６が前記係合ピン２９と係合した際に、係合状態が維持される。

次に、本発明の実施例に係る前記高温部観察装置１の作用について説明する。

先ず、前記ＴＩＧトーチ２により前記被溶接物３の溶接を行う。前記ＴＩＧトーチ２の先端に突出する前記ＴＩＧ電極５より前記アーク６を発生させ、フィラーメタルである前記溶接ワイヤ７を供給する。前記アーク６により、前記被溶接物３及び前記溶接ワイヤ７が溶融し、前記溶融池８が形成される。この時、前記ＴＩＧ電極５は高温で発光しており、前記観察領域１１は熱源と隣接した状態となっている。

前記観察領域１１の画像を取得する際には、前記アーク６を消弧すると同時又は直前、例えば０秒〜０．１秒前に前記ソレノイド１７を作動させ、前記鉤片１６と前記係合ピン２９との係合を解除する。

前記鉤片１６と前記係合ピン２９との係合が解除されると、前記圧縮バネ１８の付勢力により所定の速度、例えば最終的に２００ｍｍ／ｓｅｃ以上となる速度で、前記シャッタスライダ２５が前記ガイドシャフト２２，２２に沿って摺動し、前記遮蔽板２６が前記ＴＩＧ電極５を瞬時に覆隠す。

又、前記アーク６を消弧した直後、例えば０．０３秒〜０．０６秒後に、前記カメラ９のシャッタを所定のシャッタ速度、例えば０．０１秒で作動させ、前記カメラ９により前記観察領域１１の画像を取得する。

この時、前記遮蔽板２６により前記ＴＩＧ電極５を瞬時に覆うことで、前記アーク６の消弧後０．１秒以内に前記ＴＩＧ電極５からの放射光の影響を除去可能であり、上記のタイミングで前記カメラ９のシャッタを作動させることで、前記ＴＩＧ電極５からの放射光の影響が除去され、且つ該ＴＩＧ電極５を遮蔽することによる影響を最小限に抑えた画像を取得することができる。

尚、前記アーク６を消弧するタイミング、前記ソレノイド１７を作動させるタイミング、前記カメラ９のシャッタを作動させるタイミング等は、前記圧縮バネ１８の付勢力等の種々の条件に基づき、前記ＴＩＧ電極５を前記遮蔽板２６で覆隠した直後の前記観察領域１１の画像が取得できる様、適宜設定されるものである。

図４（Ａ）は前記シャッタ装置１２を作動させ、前記遮蔽板２６により前記ＴＩＧ電極５を覆隠した状態で取得された前記観察領域１１の画像を示し、図４（Ｂ）は前記シャッタ装置１２を作動させず、前記ＴＩＧ電極５を覆隠さなかった状態で取得された前記観察領域１１の画像を示している。図４（Ａ）、図４（Ｂ）中、半月状に見える明るい部分が前記溶融池８であり、黒い部分は前記被溶接物３を示している。又、前記溶融池８部分に於いて、明度の違いは温度差を表している。

図４（Ａ）に示される様に、前記遮蔽板２６で前記ＴＩＧ電極５を覆った場合には、前記遮蔽板２６により高温で発光する前記ＴＩＧ電極５からの放射光の影響が除去され、鮮明な温度分布が表示された画像を取得することができる。一方、図４（Ｂ）に示される様に、前記遮蔽板２６により前記ＴＩＧ電極５を覆わなかった場合には、前記ＴＩＧ電極５からの放射光が前記カメラ９に入射し、或は前記観察領域１１で反射され、反射光が前記カメラ９に入射することで、ノイズ３９が生じた不鮮明な温度分布が表示された画像が取得される。

上述の様に、本実施例では、前記アーク６を消弧すると同時又は直前に前記シャッタ装置１２を作動させることで、溶接直後の高温で発光している前記ＴＩＧ電極５を前記遮蔽板２６で瞬時に覆隠し、該遮蔽板２６が前記ＴＩＧ電極５を遮蔽した直後に前記溶融池８とその周辺部を含む前記観察領域１１の画像を前記カメラ９により取得する様になっている。

従って、前記遮蔽板２６により前記ＴＩＧ電極５からの放射光、該放射光の反射の影響が除去されると共に、該ＴＩＧ電極５を覆隠す時間が極僅かとなるので、該ＴＩＧ電極５を遮蔽した前記遮蔽板２６が加熱され、該遮蔽板２６からの副次的な放射光の乱反射や温度状況の変化が最小限に抑えられた画像を取得することができ、溶接直後の前記観察領域１１の温度分布を正確に測定することができる。

又、前記カメラ９として高速度カメラを用い、連続的に前記観察領域１１の画像を取得し、温度分布の測定を行うことで、該観察領域１１の温度変化の状態を測定することができる。該観察領域１１の温度変化の状態が測定されることで、例えば溶接後の高温割れの発生状態と、温度分布の相関を求めることができる。

又、前記遮蔽板２６に対して黒色アルマイト処理を施しているので、該遮蔽板２６による放射光の２次反射を抑制することができ、前記観察領域１１の温度分布をより正確に測定することができる。

尚、本実施例では、黒色アルマイト処理を施した前記遮蔽板２６を用いているが、図５に示される変形例の様に、該遮蔽板２６として水冷銅板４１を用いてもよい。該水冷銅板４１は、銅板４２の表面に水冷パイプ４３を這わせた構造となっており、該水冷パイプ４３内を水が流通することで、前記銅板４２を冷却する様になっている。

前記水冷銅板４１を用いることで、前記ＴＩＧ電極５の遮蔽効果を高めることができ、前記アーク６を消弧することなく前記観察領域１１の正確な温度分布を測定することができる。この場合には、該観察領域１１の画像を取得する直前に前記シャッタ装置１２を作動させ、前記遮蔽板２６（前記水冷銅板４１）により前記ＴＩＧ電極５を覆隠した直後に前記観察領域１１の画像が取得される様にすることで、前記ＴＩＧ電極５が前記遮蔽板２６（前記水冷銅板４１）により覆隠される時間が瞬間的なものとなり、遮蔽の影響を最小限にすることができる。

又、本実施例の前記高温部観察装置１は、溶接を行う際の前記観察領域１１の温度分布測定だけではなく、例えば高温の炉内の温度分布測定にも適用可能である。炉内の温度分布を測定する場合に於いても、前記遮蔽板２６を水冷構造とすることで、遮蔽の効果を高めることができ、正確な温度分布を測定することができる。尚、本実施例に於いては、下向きのＴＩＧ溶接を行う場合の温度分布測定について説明しているが、上向き溶接、横向き溶接を行う場合でも本実施例の前記高温部観察装置１が適用可能である。更に、フィラーメタルである前記溶接ワイヤ７を用いず、前記アーク６のみを用いて前記被溶接物３を溶接する場合でも本実施例の前記高温部観察装置１が適用可能である。

又、前記遮蔽板２６は黒色に限らず、該遮蔽板２６による放射光の２次反射を抑制可能であれば他の色であってもよいのは言う迄もない。

次に、図６（Ａ）、図６（Ｂ）に於いて、本発明の第２の実施例について説明する。尚、図６（Ａ）、図６（Ｂ）中、図１中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

第１の実施例では、表面形状が水平な被溶接物３に対して溶接を行い、観察領域１１の画像を取得する様になっているが、例えばバレストレイン試験の様に、ＴＩＧトーチ２（図１参照）により溶接を行い、前記被溶接物３に温度分布を与えた状態で、該被溶接物３を強制的に曲げてひずみを与える場合、該被溶接物３の画像取得時の表面形状は湾曲しており、水平ではない。

この様な該被溶接物３に対して第１の実施例のシャッタ部１４を適用した場合、シャッタ装置１２（図１参照）を作動させた際に、遮蔽板２６の下端は直線であるので、該遮蔽板２６よりも熱源を覆隠す方向、即ち該遮蔽板２６と前記被溶接物３との間に間隙が生じる。この為、熱源であるＴＩＧ電極５（図１参照）からの放射光、及び前記観察領域１１で反射された放射光の反射光が、前記遮蔽板２６と前記被溶接物３との間の間隙からカメラ９（図１参照）に入射し、取得された温度分布画像にノイズ３９（図４（Ｂ）参照）が生じる。

第２の実施例では、前記遮蔽板２６に補助シャッタ部４５を設け、該補助シャッタ部４５により前記遮蔽板２６と前記被溶接物３との間の間隙を覆隠せる様にしている。以下、前記補助シャッタ部４５について説明する。

前記遮蔽板２６の表面、或は裏面の何れか一方には、支持ブロック４６がネジ等の固着具により固着されている。該支持ブロック４６には、ガイドシャフト４７が摺動自在に挿通され、該ガイドシャフト４７の上端部には抜止め用のフランジ部４８が形成されている。

前記ガイドシャフト４７の下端には、水平方向に延びる支持腕部５１が固着され、該支持腕部５１の中央には矩形の板状の補助遮蔽板４９が設けられている。前記支持腕部５１の両端部には、それぞれ可動補助遮蔽板支持部５２が下方に突出する様設けられている。

該可動補助遮蔽板支持部５２には、可動補助遮蔽板５３が前記補助遮蔽板４９に向って延出する様設けられており、前記可動補助遮蔽板５３は一端部が回転軸５４を介して支持され、前記遮蔽板２６に対して回転自在となっている。前記可動補助遮蔽板支持部５２には回転止め５５が形成され、前記可動補助遮蔽板５３は、自重により所定量下方に回転した状態で、前記回転止め５５により回転が規制されている。

又、前記支持ブロック４６と前記補助遮蔽板４９との間には、補助弾発部材或は補助付勢部材であるバネ５６が圧縮状態で設けられている。該バネ５６には、前記ガイドシャフト４７が挿通されており、前記バネ５６により前記補助遮蔽板４９が下方、即ち熱源を覆隠す方向に付勢されている。

図６（Ａ）に示される様に、前記シャッタ装置１２が作動していない状態では、前記バネ５６の付勢力により前記フランジ部４８が前記支持ブロック４６に接触しており、前記補助遮蔽板４９、前記可動補助遮蔽板５３は前記遮蔽板２６の下端よりも下方、即ち熱源を覆隠す方向に突出している。又、前記補助遮蔽板４９の下端は、前記可動補助遮蔽板５３の下端よりも上方に位置している。

前記シャッタ装置１２を作動させた際には、圧縮バネ１８（図１参照）の付勢力により、前記遮蔽板２６は瞬間的に静止位置よりも下方へと移動する。この時、前記可動補助遮蔽板５３の下端が前記被溶接物３と瞬間的に接触し、図６（Ｂ）に示される様に、前記可動補助遮蔽板５３が前記被溶接物３の表面に当接することで、前記可動補助遮蔽板５３が前記被溶接物３の表面形状に倣って回転する。

前記可動補助遮蔽板５３の回転により、前記遮蔽板２６と前記被溶接物３との間の間隙が前記可動補助遮蔽板５３により覆われることとなる。この状態で、前記観察領域１１の撮影を行うことで、前記遮蔽板２６と前記被溶接物３との間の間隙からの、前記ＴＩＧ電極５の放射光、該放射光の反射光が遮断されるので、表面形状が水平でない前記被溶接物３の場合であっても、ノイズ光が除去された画像を取得することができ、前記観察領域１１の温度分布を正確に測定することができる。

又、前記補助遮蔽板４９の下端が、前記可動補助遮蔽板５３よりも上方に位置しているので、前記被溶接物３に前記可動補助遮蔽板５３が当接した状態では、前記補助遮蔽板４９が前記被溶接物３の表面から離反することとなり、前記補助遮蔽板４９が直接溶融池８（図１参照）に接触するのを防止することができる。

次に、図７（Ａ）、図７（Ｂ）に於いて、本発明の第３の実施例について説明する。尚、図７（Ａ）、図７（Ｂ）中、図６（Ａ）、図６（Ｂ）中と同等のものには同符号を付し、その説明を省略する。

第３の実施例の補助シャッタ部４５では、支持ブロック４６に複数本、図７（Ａ）、図７（Ｂ）中では６本のガイドシャフト４７が摺動自在に挿通されている。該ガイドシャフト４７の下端には、補助遮蔽板支持部５７がそれぞれ取付けられ、該補助遮蔽板支持部５７にはそれぞれ補助遮蔽板５８がネジ等の固着具５９を介して取付けられている。前記各補助遮蔽板５８は、上下方向に独立して変位可能に支持されている。

又、前記支持ブロック４６と前記補助遮蔽板支持部５７との間には、前記各ガイドシャフト４７にバネ５６が圧縮状態で嵌装され、該バネ５６により前記補助遮蔽板５８が下方、即ち熱源を覆隠す方向に付勢される。

図７（Ａ）に示される様に、シャッタ装置１２（図１参照）が作動していない状態では、前記バネ５６の付勢力により各フランジ部４８が前記支持ブロック４６に接触し、前記補助遮蔽板５８は前記遮蔽板２６の下端よりも下方、即ち熱源を覆隠す方向に突出している。

前記シャッタ装置１２を作動させた際には、前記各補助遮蔽板５８の下端が被溶接物３と瞬間的に接触することで、図７（Ｂ）に示される様に、前記補助遮蔽板５８がそれぞれ前記被溶接物３の表面に接触し、該被溶接物３の表面形状に倣って前記バネ５６が撓み、前記各補助遮蔽板５８の下端の包絡線は前記被溶接物３の表面形状に略沿った形状となる。

従って、前記遮蔽板２６と前記被溶接物３との間の間隙が前記補助遮蔽板５８により覆われることとなる。この状態で観察領域１１の撮影を行うことで、前記遮蔽板２６と前記被溶接物３との間の間隙からの、ＴＩＧ電極５（図１参照）の放射光、該放射光の反射光が遮断され、表面形状が水平でない前記被溶接物３の場合であっても、ノイズ光のない画像が取得でき、前記観察領域１１の温度分布を正確に測定することができる。

尚、第３の実施例では、前記補助遮蔽板５８が前記固着具５９により前記補助遮蔽板支持部５７に取付けられているが、前記固着具５９を回転軸とし、前記補助遮蔽板５８を回転自在に設けてもよい。該補助遮蔽板５８を回転自在とすることで、前記被溶接物３との接触の際に、該被溶接物３の表面形状に沿って前記補助遮蔽板５８を回転させることができ、前記ＴＩＧ電極５の放射光、及び該放射光の反射光の遮蔽効果をより高めることができる。

又、前記シャッタ装置１２が作動していない状態に於いて、前記補助遮蔽板５８の下端の位置が、中心方向に向って漸次高くなる様にしてもよい。中心部側の前記補助遮蔽板５８の下端の位置が、端部側の前記補助遮蔽板５８の下端の位置よりも上方に位置する様にすることで、即ち端部側の前記補助遮蔽板５８の下端の位置が、中心部側の前記補助遮蔽板５８の下端の位置よりも熱源を覆隠す方向に突出する様にすることで、前記シャッタ装置１２が作動した際に、端部側の前記補助遮蔽板５８のみを前記被溶接物３に接触させることができ、前記補助遮蔽板５８が直接溶融池８（図１参照）に接触するのを防止することができる。

１高温部観察装置２ＴＩＧトーチ
３被溶接物５ＴＩＧ電極
６アーク８溶融池
９カメラ１１観察領域
１２シャッタ装置１４シャッタ部
１５鉤部１６鉤片（係合部材）
１７ソレノイド（アクチュエータ）２６遮蔽板
４１水冷銅板４５補助シャッタ部
４９補助遮蔽板５３可動補助遮蔽板
５８補助遮蔽板

Claims

測定対象物に溶融池を形成する熱源に隣接した観察領域の画像を取得可能なカメラと、シャッタ装置とを有する高温部観察装置であって、前記シャッタ装置は前記熱源を覆隠すシャッタ部と、該シャッタ部を前記熱源を覆隠す方向に付勢する弾発部材と、前記シャッタ部に設けられた鉤部と係合し前記シャッタ部を前記熱源が露出する位置で拘束する係合部材と、該係合部材と前記鉤部の係合を解除するアクチュエータとを具備し、前記シャッタ部は前記熱源からの放射光を遮蔽する遮蔽板と、該遮蔽板に対して変位可能な可動補助遮蔽板とを有する補助シャッタ部とを有し、前記シャッタ装置を作動させ、前記弾発部材の付勢力により前記シャッタ部を瞬時に摺動させ、前記遮蔽板により前記熱源が覆隠され、前記測定対象物の表面に倣って変位した前記可動補助遮蔽板により前記遮蔽板と前記測定対象物間の間隙が覆隠された直後に前記カメラが前記観察領域の画像を取得する高温部観察装置。
前記補助シャッタ部は、前記遮蔽板の中心部に設けられた補助遮蔽板と、回転自在に設けられ前記遮蔽板の端部側から前記補助遮蔽板に向って延出する前記可動補助遮蔽板と、前記補助遮蔽板と前記可動補助遮蔽板とを前記熱源を覆隠す方向に付勢する補助弾発部材とを有する請求項１に記載の高温部観察装置。
前記可動補助遮蔽板は、前記補助遮蔽板よりも前記熱源を覆隠す方向に突出し、前記可動補助遮蔽板が前記測定対象物表面に当接した状態で、前記補助遮蔽板は前記測定対象物から離反している請求項２に記載の高温部観察装置。
前記補助シャッタ部は、独立して変位可能に設けられた複数の補助遮蔽板と、該補助遮蔽板を前記熱源を覆隠す方向にそれぞれ付勢する補助弾発部材とを有し、前記補助遮蔽板は前記遮蔽板よりも前記熱源を覆隠す方向に突出する請求項１に記載の高温部観察装置。
前記補助遮蔽板が、回転自在に設けられた請求項４に記載の高温部観察装置。