JP4352574B2 - Cooling device for camera unit for weld visualization device - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ溶接作業時において溶接部を観察するために用いる溶接部可視化装置のカメラユニットを冷却するための冷却装置に関するもので、特に冷却効率を従来に比して飛躍的に向上させることができる溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
溶接作業時において、溶接部(溶融部)の観察は、溶接品質の管理、安定化のために重要なことである。
【0003】
この種溶接部の観察は、従来、溶接部の発光に頼って行っていたため、たとえば、TIG溶接等における溶接部では可能であるが、レーザ溶接(YAG)における溶接部では、溶接部が高輝度なプラズマによって覆われて、プラズマ光やレーザ散乱光がその周囲より強烈に発せられ、該プラズマ光及びレーザ散乱光の方が溶接部からの発光よりも強いことから、これらの発光に溶接部の発光が埋もれてしまい、溶接部の観察は極めて困難であった。
【0004】
このため、近年、レーザ溶接作業時における溶接部の観察を行うための手法の一つとして、レーザ溶接による溶接部へ向けて該溶接部のプラズマ光やレーザ散乱光よりも高輝度な短パルスレーザ光を照射し、この短パルスレーザ光により照射された溶接部を、CCDカメラを具備してなるカメラユニットで撮影することにより可視化を図ることができるようにした溶接部可視化装置が提案されてきている。
【0005】
この種溶接部可視化装置で用いられるカメラユニットIは、図3にその一例の概略を示す如く、後端を閉塞させた円筒形状のホルダ1の内側に、CCDカメラ2を前向きに収納して軸心位置に固定し、且つ該CCDカメラ2の前方位置となるホルダ1の前端部内側に、所要数の、たとえば、2枚の光学フィルター類等の光学部品3と4を設置して、観察すべき溶接部よりCCDカメラ2に入射する光を、上記各光学部品3と4により、たとえば、光量を減少させたり、波長を制限したりする等、所望の状態となるように調整することができるようにしてある。
【0006】
ところで、上記溶接部可視化装置のカメラユニットIは、使用時には溶接部に直面させられるものであり、溶接部から放射される輻射エネルギーや反射エネルギーにより加熱されるようになることから、上記ホルダ1の側壁の厚み方向中間部に、周方向及び長手方向に延びる冷却水通路5を形成し、且つ該冷却水通路5に、図示しない冷却水供給部より冷却水6を導くための冷却水供給ライン7と、冷却水排出ライン8とをそれぞれホルダ1の後端側より連通接続させた構成としてなる冷却装置を設けて、上記冷却水供給ライン7を通して導いた冷却水6を、上記ホルダ1の冷却水通路5に流通させることにより、該ホルダ1を冷却し、これにより、ホルダ1内のCCDカメラ2及び各光学部品3,4を熱伝導により間接的に冷却することができるようにしてある。なお、9はCCDカメラ2と外部とを接続するためにホルダ1の後端部を貫通させた電力供給ケーブルや出力ケーブル等のケーブル類を示す。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のカメラユニットIの冷却装置は、冷却水6によりホルダ1内部を間接冷却するのみのものであることから、冷却効率があまり高くなく、レーザ溶接作業時におけるカメラユニットIの内部温度の上昇を抑えきれなくなる虞があり、カメラユニットIの内部温度が上昇した場合には、光学部品3や4が損傷したり、CCDカメラ2が動作許容温度範囲から離脱する等の問題が生じることから、溶接部可視化装置を長時間に亘り連続使用することはできないというのが実状であった。
【0008】
そこで、本発明は、カメラユニットの内部を効率よく冷却することができる溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置を提供しようとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、ホルダ内の軸心位置にCCDカメラを備え、且つ上記ホルダの前端部内側に該ホルダの内部空間を仕切るように複数枚の光学部品を備えて、観察すべき溶接部よりCCDカメラに入射する光を、上記光学部品により調整することができるようにしてあり、且つ上記ホルダを冷却水で冷却するようにしてある溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置において、上記ホルダ内のCCDカメラの外面とホルダの内面との間に所要の空間部を形成して、支持部材を介して上記ホルダに上記CCDカメラを固定支持させるようにすると共に、ホルダの後端部に、パージガスを導くためのガスラインを接続するガス入口を設け、且つホルダの前端部所要位置に、個々の光学部品に対応して該光学部品の前後における該ホルダの内部空間を連通させるためのガス通路を、該ホルダの内部空間を直列に接続させるように備えてなり、ガス入口よりホルダ内に導入したパージガスを上記空間部を経て、ガス通路、ホルダの内部空間を順次流通させた後、外部に排出できるようにした構成とする。
【0010】
溶接部可視化装置の使用時に、パージガスをガス入口よりホルダ内に吹き込むようにすると、ガス入口よりホルダ内に吹き込まれたパージガスは、空間部を通過する際にCCDカメラの表面と接触させられながら前方へ送られた後、更に、光学部品の表面に接触させられてからホルダの前端開口部より外部に放出されるので、CCDカメラ及び光学部品は流通するパージガスにより直接的に冷却されるようになる。
【0011】
又、前後方向に隣接する光学部品に対応してホルダの内部空間を直列に接続するように設けられるガス通路を、周方向180度の位置に配置した構成とすることにより、ガス通路より次のガス通路に向かうパージガスを、隣接する光学部品の間で周方向180度の方向に流通させることができることから、光学部品の表面に一様にパージガスを接触させることができて、各光学部品の冷却効率を高めることができる。
【0012】
更に、ホルダにCCDカメラを固定支持する支持部材を、螺旋方向に断続又は連続して延びる整流板とした構成とすることにより、CCDカメラの外周側の空間部を流通するパージガスの流れ方向を整流板により螺旋状にすることができることから、CCDカメラの外周面全体を均等にパージガスと接触させることができて、CCDカメラの冷却効率を高めることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【0014】
図1(イ)(ロ)は本発明の溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置の実施の一形態を示すもので、図3に示したものと同様に、ホルダ1の内側にCCDカメラ2を収納して、該CCDカメラ2の前側に光学部品3,4が設置してあり、且つホルダ1を冷却水6で冷却するようにしてある構成において、上記ホルダ1とCCDカメラ2との間に所要大きさの空間部10を形成させるために、ホルダ1の内径を、収納すべきCCDカメラ2の外径より所要寸法大きくすると共に、該ホルダ1内の軸心部にCCDカメラ2を保持させるために、該ホルダ1の後端寄りの軸心位置に、棒状の支持部材11を介してCCDカメラ2を固定支持させて、該ホルダ1の内周面とCCDカメラ2の外周面との間、及び、ホルダ1の後端部内側面とCCDカメラ2の後端面との間に、所要大きさの空間部10を形成させるようにし、且つ上記ホルダ1の後端部に、空間部10に連通するガス入口12を設けて、該ガス入口12に図示しないパージガス供給部をガスライン13を介して接続し、更に、光学部品3の取付位置のホルダ1の内側壁の1個所に、該光学部品3の後側から前側に迂回するガス通路14を、又、光学部品4の取付位置のホルダ1の内側壁の1個所に、該光学部品4の後側から前側へ迂回するガス通路15をそれぞれ設け、パージガス供給部よりガスライン13を通して導いたパージガス16を、ガス入口12よりホルダ1内の空間部10を通して光学部品3の後側、ガス通路14、光学部品3と4の間、ガス通路15を順に通過させてホルダ1の前端開口部より外部ヘ放出できるようにする。
【0015】
又、上記ガス通路14と15は、180度の位置に設けるようにする。
【0016】
なお、ホルダ1の側壁部に設けられる冷却水通路5は、図3に示す従来方式と同じでよいが、上記ガス通路14や15と干渉するような場合には、図3に比して短かくするようにする。又、ホルダ1の後端部におけるケーブル類9の貫通部は、図示しないパッキン等により気密とすることができるようにしてある。その他、図3に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【0017】
上記冷却装置によりカメラユニットIを冷却する場合は、従来と同様に冷却水通路5に冷却水6を流通させて、該流通する冷却水6によりホルダ1内部を間接的に冷却すると共に、パージガス供給部よりガスライン13を通して導いたパージガス16を、ガス入口12よりホルダ1内に吹き込んで、CCDカメラ2と光学部品3,4を冷却するようにする。この場合、ホルダ1内に吹き込まれたパージガス16は、先ず、空間部10内を流通させられる際にCCDカメラ2の表面と接触し、更に、光学部品3の後側からガス通路14を経て光学部品3と4の間を通り、ガス通路15を経て、光学部品4の前側に導かれる際に光学部品3と4の各表面と接触することから、上記CCDカメラ2の表面及び各光学部品3及び4の前後両側面を、接触するパージガス16により直接的に冷却することができる。
【0018】
このように、CCDカメラ2と光学部品3及び4を、パージガス16により直接的に冷却することができることから、熱伝導率を大幅に増大させることができて、従来と同様の冷却水6による間接冷却と相俟って冷却効率を飛躍的に向上させることができる。これにより、光学部品3や4が損傷したり、CCDカメラ2が動作許容温度範囲から離脱する等の問題が生じる虞を解消することができて、溶接部可視化装置を長時間に亘り連続使用することが可能となる。この際、ガス通路14と15を周方向180度の位置に配した構成とすることにより、光学部品3と4の間に流れるパージガス16に対して光学部品3の前面及び光学部品4の後面を確実に接触させることができて、光学部品3及び4の冷却効率を高めることができる。なお、上記において、冷却用のガスとしてはパージガス16を使用しているので、ホルダ1の前端開口部から溶接部の方向に吹き出されても何ら問題は生じることはない。
【0019】
次に、図2(イ)(ロ)はいずれも本発明の実施の他の形態を示すもので、図1(イ)(ロ)に示したものと同様な構成としてある溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置において、ホルダ1の内側にCCDカメラ2を固定支持するための支持部材11を、棒状とすることに代えて、図2(イ)では螺旋方向に断続的に延びる複数の整流板状の支持部材17としたもの、又、図2(ロ)では螺旋方向に一連に延びる整流板状の支持部材18をとしたものである。
【0020】
本実施の形態によれば、図2(イ)(ロ)のいずれの場合においても、ホルダ1内に吹き込まれたパージガス16を支持部材17,18により、CCDカメラ2の外周に沿い螺旋状に流すことができることから、CCDカメラ2の外周面全体を均等にパージガス16と接触させることができて、CCDカメラ2の冷却効果を向上させることができる。
【0021】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、図1(イ)(ロ)及び図2(イ)(ロ)では、本発明の冷却装置を、2枚の光学部品3,4をCCDカメラ2の前方に備えたカメラユニットIに採用したものを示したが、1枚の光学部品を有するカメラユニットに採用してもよく、又、3枚以上の光学部品を備えたカメラユニットに採用してもよく、この場合は、隣接する光学部品に対応してホルダ1内周面に設けるガス通路同士を、交互に周方向180度に配置することが望ましいこと、図2(イ)(ロ)では、ホルダ1内にCCDカメラ2を固定支持させるための支持部材17,18自体をそれぞれ螺旋板状としたものを示したが、図1(イ)(ロ)に示した支持部材11と同様の支持部材とは別に、パージガス16の整流を行うための整流板を設けるようにしてもよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【0022】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置によれば、ホルダ内の軸心位置にCCDカメラを備え、且つ上記ホルダの前端部内側に該ホルダの内部空間を仕切るように複数枚の光学部品を備えて、観察すべき溶接部よりCCDカメラに入射する光を、上記光学部品により調整することができるようにしてあり、且つ上記ホルダを冷却水で冷却するようにしてある溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置において、上記ホルダ内のCCDカメラの外面とホルダの内面との間に所要の空間部を形成して、支持部材を介して上記ホルダに上記CCDカメラを固定支持させるようにすると共に、ホルダの後端部に、パージガスを導くためのガスラインを接続するガス入口を設け、且つホルダの前端部所要位置に、個々の光学部品に対応して該光学部品の前後における該ホルダの内部空間を連通させるためのガス通路を、該ホルダの内部空間を直列に接続させるように備えてなり、ガス入口よりホルダ内に導入したパージガスを上記空間部を経て、ガス通路、ホルダの内部空間を順次流通させた後、外部に排出できるようにした構成としてあるので、従来と同様に冷却水によるホルダ内部の間接冷却を行うほかに、パージガスをガス入口よりホルダ内の空間部に吹き込むことにより、パージガスを空間部を通して流しながらCCDカメラと接触させてCCDカメラの冷却を行うと共に、光学部品毎に設けられたガス通路を通して光学部品の表面に接触させて光学部品をパージガスにより直接的に冷却することができ、熱伝導率を大幅に増大させることができて、従来に比して冷却効率を飛躍的に向上させることができ、光学部品の損傷や、CCDカメラが動作許容温度範囲から離脱する等の問題が生じる虞を解消することができ、溶接部可視化装置を長時間に亘り連続使用することが可能となるという優れた効果を発揮し、又、前後方向に隣接する光学部品に対応してホルダの内部空間を直列に接続するように設けられるガス通路を、周方向180度の位置に配置した構成とすることにより、ガス通路より次のガス通路に向かうパージガスを、隣接する光学部品の間で周方向180度の方向に流通させることができることから、光学部品の表面に一様にパージガスを接触させることができて、光学部品の冷却効率を高めることができ、更に、ホルダにCCDカメラを固定支持する支持部材を、螺旋方向に断続又は連続して延びる整流板とした構成とすることにより、CCDカメラの外周側の空間部を流通するパージガスの流れ方向を整流板により整流することができて、CCDカメラの外周面全体を均等にパージガスと接触させることができ、CCDカメラの冷却効率を高めることができるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置の実施の一形態を示すもので、(イ)は概略切断側面図、(ロ)は(イ)のA−A方向矢視図である。
【図2】本発明の実施の他の形態を示すもので、(イ)は支持部材を螺旋方向に断続して延びる整流板状としたものを示す概略切断側面図、(ロ)は支持部材を螺旋方向に連続して延びる整流板状としたものを示す概略切断側面図である。
【図3】従来の溶接部可視化装置用カメラユニットを示す概略切断側面図である。
【符号の説明】
I カメラユニット
1 ホルダ
2 CCDカメラ
3 光学部品
4 光学部品
6 冷却水
10 空間部
11 支持部材
12 ガス入口
13 ガスライン
14 ガス通路
15 ガス通路
16 パージガス
17 支持部材(整流板)
18 支持部材(整流板)[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cooling device for cooling a camera unit of a welded portion visualization device used for observing a welded portion during laser welding work, and in particular, the cooling efficiency can be dramatically improved as compared with the prior art. The present invention relates to a cooling device for a camera unit for a welded portion visualization device.
[0002]
[Prior art]
At the time of welding work, observation of the welded portion (melted portion) is important for the management and stabilization of the welding quality.
[0003]
Conventionally, this type of welded portion has been observed by relying on the light emission of the welded portion, and thus, for example, it is possible for a welded portion in TIG welding or the like, but in a welded portion in laser welding (YAG), the welded portion has high brightness. Since the plasma light and the laser scattered light are emitted more intensely than the surroundings, the plasma light and the laser scattered light are stronger than the light emitted from the welded part. Luminescence was buried and observation of the weld was extremely difficult.
[0004]
For this reason, in recent years, as one of the methods for observing a welded part during laser welding work, a short pulse laser with higher brightness than the plasma light and laser scattered light of the welded part toward the welded part by laser welding. There has been proposed a weld visualization device that can be visualized by irradiating light and photographing the welded portion irradiated with the short pulse laser beam with a camera unit including a CCD camera. Yes.
[0005]
A camera unit I used in this kind of welded portion visualizing apparatus has a
[0006]
By the way, the camera unit I of the welded portion visualizing device is to be faced to the welded portion during use, and is heated by radiation energy and reflected energy radiated from the welded portion. A
[0007]
[Problems to be solved by the invention]
However, since the conventional cooling device for the camera unit I only indirectly cools the inside of the
[0008]
Therefore, the present invention is intended to provide a camera unit cooling device for a welded portion visualization device that can efficiently cool the inside of the camera unit.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, the present invention includes a CCD camera at the axial center position in the holder, and a plurality of optical components so as to partition the inner space of the holder inside the front end of the holder , Cooling of a camera unit for a welded portion visualization device in which light incident on a CCD camera from a welded portion to be observed can be adjusted by the optical component and the holder is cooled by cooling water. In the apparatus, a required space is formed between the outer surface of the CCD camera in the holder and the inner surface of the holder so that the CCD camera is fixedly supported by the holder via a support member . A gas inlet for connecting a gas line for introducing a purge gas is provided at the rear end, and the front end of the holder is positioned at the required position of the front and rear of the optical component corresponding to each optical component. Takes the gas passage for communicating the interior space of the holder, be provided so as to connect the inner space of the holder in series, the purge gas introduced into the holder from the gas inlet through the space, the gas passage, After the internal space of the holder is circulated sequentially , it can be discharged to the outside.
[0010]
When purge gas is blown into the holder from the gas inlet when using the weld visualization device, the purge gas blown into the holder from the gas inlet is brought into contact with the surface of the CCD camera while passing through the space. Then, after being brought into contact with the surface of the optical component and then discharged to the outside through the front end opening of the holder, the CCD camera and the optical component are directly cooled by the flowing purge gas. .
[0011]
Further, by the structure where the is that gas communication path arranged to connect the inner space of the holder in series to correspond to the optical component adjacent to the front-rear direction and arranged at a position in the circumferential direction 180 degrees, the gas passage Since the purge gas directed to the next gas passage can be circulated between adjacent optical components in the direction of 180 degrees in the circumferential direction, the purge gas can be uniformly brought into contact with the surface of the optical component. The cooling efficiency can be increased.
[0012]
Furthermore, the support member for fixing and supporting the CCD camera to the holder is configured as a rectifying plate extending intermittently or continuously in the spiral direction, thereby rectifying the flow direction of the purge gas flowing through the outer space of the CCD camera. Since the plate can be spiraled, the entire outer peripheral surface of the CCD camera can be brought into contact with the purge gas evenly, and the cooling efficiency of the CCD camera can be increased.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0014]
FIGS. 1A and 1B show an embodiment of a camera unit cooling device for a welded portion visualizing device according to the present invention. Like the one shown in FIG. In the configuration in which the
[0015]
The
[0016]
The cooling
[0017]
When the camera unit I is cooled by the cooling device, the cooling
[0018]
As described above, since the
[0019]
Next, each of FIGS. 2 (a) and 2 (b) shows another embodiment of the present invention, and for the welded portion visualization apparatus having the same configuration as that shown in FIGS. 1 (a) and (b). In the cooling device of the camera unit, instead of making the
[0020]
2A and 2B, the
[0021]
In addition, this invention is not limited only to the said embodiment, In FIG. 1 (A) (B) and FIG. 2 (B) (B), the cooling device of this invention is made into two
[0022]
【The invention's effect】
As described above, according to the cooling device for a camera unit for a weld visualization device of the present invention, the CCD camera is provided at the axial center position in the holder, and the inner space of the holder is partitioned inside the front end of the holder. A plurality of optical components, the light incident on the CCD camera from the welded portion to be observed can be adjusted by the optical components, and the holder is cooled by cooling water. In a cooling device for a welding unit visualization device camera unit, a required space is formed between the outer surface of the CCD camera in the holder and the inner surface of the holder, and the CCD camera is mounted on the holder via a support member. together so as to fixedly supported, the rear end portion of the holder, a gas inlet for connecting the gas line for directing the purge gas is provided, and the front end portion a predetermined position of the holder, pieces Introducing a gas passage for communicating the interior space of the holder before and after, it includes so as to connect the inner space of the holder in series, into the holder from the gas inlet of the corresponding to the optical component optical component of The purged gas is allowed to flow through the space , the gas passage , and the inner space of the holder in order , and then discharged to the outside. In addition, the purge gas is blown from the gas inlet into the space in the holder to cool the CCD camera by contacting the CCD camera while flowing the purge gas through the space, and through the gas passage provided for each optical component. The optical components can be directly cooled by the purge gas in contact with the surface of the substrate, and the thermal conductivity can be greatly increased. The cooling efficiency can be drastically improved compared to the conventional case, and the possibility of problems such as damage to optical components and the CCD camera moving away from the allowable operating temperature range can be eliminated. It exhibits an excellent effect that it is possible to continuously use over the device prolonged, also that provided so as to correspond to the optical component adjacent to the front-rear direction to connect the inner space of the holder in series gas the passing path, with the structure arranged in the position in the circumferential direction 180 degrees, that the gas passages purge gas towards the next gas passage, can be circulated in the direction of the circumferential direction by 180 degrees between adjacent optical components from it can be contacted uniformly purge gas to the surface of the optical component, it is possible to enhance the cooling efficiency of the optical component, further, a supporting member for fixedly supporting the CCD camera to the holder, helical direction With a structure in which the intermittent or continuous extending rectifier plate countercurrent, to be able to rectify the flow direction of the purge gas flowing through the space in the outer peripheral side of the CCD camera by the rectifying plate, the entire outer peripheral surface of the CCD camera Can be uniformly contacted with the purge gas, and the cooling efficiency of the CCD camera can be enhanced.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B show an embodiment of a cooling device for a camera unit for a weld visualization device according to the present invention, in which FIG. 1A is a schematic side view, and FIG. FIG.
FIGS. 2A and 2B show another embodiment of the present invention, in which FIG. 2A is a schematic cut side view showing a rectifying plate extending in a spiral direction and (B) is a support member. It is a general | schematic cutting side view which shows what made the shape of the baffle plate continuously extended in a spiral direction.
FIG. 3 is a schematic cut side view showing a conventional camera unit for a weld visualization device.
[Explanation of symbols]
6 Cooling
11
18 Support member (rectifier plate)
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