JP6536279B2 - High temperature observation device - Google Patents
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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。 The present invention relates to a high temperature part observation apparatus used for non-contact temperature measurement.
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。 Contact point temperature probe which is a general temperature detector when measuring the temperature of a molten metal pool formed at the time of welding and its surrounding area, etc., or a metal during heat treatment, a high temperature part such as a boiler, inside a blast furnace It may not be possible to install it. Alternatively, although the temperature probe can be installed, the temperature probe detects the temperature at the installation point, so that there is a problem that it can not meet the demand for grasping the distribution over a wide area.
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。 As a means to solve such problems, there is a non-contact type optical temperature measurement method. In the optical temperature measurement method, an image is acquired using a thermography, a near infrared camera, a visible light camera or the like, and measurement is performed using the acquired image The temperature distribution of the object is obtained. In this case, the temperature of the measurement object is detected by thermal radiation (radiation light) from the measurement object. The relationship between radiation and temperature follows the relationship known as Planck's equation, and the temperature can be determined from the radiation intensity by further considering the emissivity specific to the substance.
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。 The emitted light intensity largely changes even with a slight difference in temperature, so that highly accurate measurement is possible. However, in a situation where the heat source is close to the object to be measured, the strong radiation from the heat source becomes noise and there is a problem that the temperature of the object to be measured can not be accurately measured.
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。 For example, when the heat source is a TIG torch and the object to be measured is the fusion zone of the object to be welded, the TIG electrode is at a position close to the fusion zone (fusion pool and periphery of the fusion pool) It emits strong radiation. For this reason, the radiation from the TIG electrode is reflected at the melting portion, and the reflected radiation becomes noise, which makes it impossible to measure an accurate temperature.
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。 As a method to avoid such a problem, it is conceivable to observe from a direction in which the light emitted from the heat source is not reflected, but the camera used is large, has mounting limitations, and can be installed in an appropriate position. It was not always possible.
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。
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。 The present invention provides a high temperature observation device that minimizes the influence of radiation emitted from a heat source.
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。 The present invention is a high temperature part observation device having a camera capable of acquiring an image of an observation region adjacent to a heat source forming a molten pool on a measurement object, and a shutter device, wherein the shutter device covers the heat source Engaging with a shutter portion, a resilient member urging the shutter portion in a direction to cover the heat source, and a hook portion provided on the shutter portion to engage the shutter portion at a position where the heat source is exposed Joint member, and an actuator for releasing the engagement between the engaging member and the hook portion, and the shutter portion is a shield plate for shielding radiation light from the heat source, and is displaceable with respect to the shield plate And an auxiliary shutter portion having a movable auxiliary shielding plate, the shutter device is operated, the shutter portion is instantly slid by the biasing force of the resilient member, and the heat source is covered by the shielding plate. , Of the measurement object The high temperature observation apparatus according to the present invention relates to a high temperature observation apparatus in which the camera acquires an image of the observation area immediately after the gap between the shielding plate and the object to be measured is covered by the movable auxiliary shielding plate displaced along the surface. .
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。 Further, according to the present invention, the auxiliary shutter portion is provided rotatably at an auxiliary shielding plate provided at a central portion of the shielding plate and extends toward the auxiliary shielding plate from an end side of the shielding plate. The high temperature part observation apparatus according to the present invention comprises: a movable auxiliary shielding plate; and an auxiliary resilient member urging the auxiliary shielding plate and the movable auxiliary shielding plate in a direction to cover the heat source.
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。 Further, according to the present invention, the auxiliary shielding plate is a state in which the movable auxiliary shielding plate protrudes in a direction to cover the heat source more than the auxiliary shielding plate and the movable auxiliary shielding plate abuts on the surface of the object to be measured. The present invention relates to the high temperature part observation device which is separated from the object to be measured.
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。 Further, according to the present invention, the auxiliary shutter portion has a plurality of auxiliary shielding plates provided so as to be independently displaced, and an auxiliary resilient member for biasing the auxiliary shielding plate in a direction to cover the heat source. The auxiliary shielding plate relates to a high temperature part observation device which protrudes in a direction in which the heat source is covered and hidden more than the shielding plate.
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。 Furthermore, the present invention relates to the high temperature part observation apparatus in which the auxiliary shielding plate is rotatably provided.
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。 According to the present invention, there is provided a high temperature observation apparatus having a camera capable of acquiring an image of an observation area adjacent to a heat source forming a molten pool on a measurement object, and a shutter device, wherein the shutter device comprises the heat source. Engage with the shutter part to conceal, the elastic member urging the shutter part in the direction to cover the heat source, and the hook part provided on the shutter part, and restrain the shutter part at the position where the heat source is exposed Engaging member, and an actuator for releasing the engagement between the engaging member and the flange portion, the shutter portion being a shielding plate for shielding radiation light from the heat source, and displacement with respect to the shielding plate And an auxiliary shutter portion having a movable auxiliary shield plate, the shutter device is operated, the shutter portion is slid instantaneously by the biasing force of the resilient member, and the heat source is covered by the shield plate. Hidden, the measurement pair Since the camera acquires an image of the observation area immediately after the gap between the shielding plate and the measurement object is covered by the movable auxiliary shielding plate displaced according to the surface of the object, the shielding plate and the movable auxiliary The shielding plate removes the influence of the radiation from the heat source, and the time to cover and hide the heat source is instantaneous, and it is possible to minimize the irregular reflection of the radiation and the change of the temperature condition, It exerts an excellent effect that the temperature distribution in the region can be measured accurately.
以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
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。
First, referring to FIG. 1, a high temperature
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。
This example is a case applied to the high temperature part observation in downward TIG welding. In FIG. 1, 2 indicates a TIG torch, 3 indicates a workpiece to be welded which is a measurement object to be welded to the
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。
The
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。
A
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。
A
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。
For example, a
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。
The
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。
Further, the
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。
In a state in which the
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。
When the
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。
Here, the TIG is operated by the
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。
Immediately after the
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。
Next, the details of the
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。
The
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。
The
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。
The
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。
A
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。
On the rear surface of the
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。
On the upper surface of the fixed
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。
The
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。
The front end of the
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。
Further, one end of a resilient member, for example, a
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。
Next, the operation of the high temperature
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。
First, welding of the
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。
When acquiring the image of the
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。
When the engagement between the
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。
Further, immediately after the
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。
At this time, by covering the
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。
The timing to extinguish the
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。
FIG. 4A shows an image of the
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。
As shown in FIG. 4A, when the
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。
As described above, in the present embodiment, the
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。
Therefore, the shielding
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。
Further, by using a high-speed camera as the
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。
Further, since the black alumite treatment is applied to the shielding
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。
In the present embodiment, the shielding
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。
By using the water-cooled
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。
Further, the high temperature
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。
Further, the shielding
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。 Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 (A) and 6 (B). 6 (A) and 6 (B), the same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
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。
In the first embodiment, welding is performed on an object to be welded 3 whose surface shape is horizontal, and an image of the
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。
When the
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。
In the second embodiment, an
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。
A
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。
At the lower end of the
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。
The movable auxiliary shielding
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。
Further, a
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。
As shown in FIG. 6A, when the
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。
When the
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。
By the rotation of the movable
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。
Further, since the lower end of the
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。 Next, referring to FIGS. 7A and 7B, a third embodiment of the present invention will be described. In FIGS. 7A and 7B, the same components as those in FIGS. 6A and 6B are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
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。
In the
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。
Further, a
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。
As shown in FIG. 7A, when the shutter device 12 (see FIG. 1) is not in operation, each
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。
When the
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。
Therefore, the gap between the shielding
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。
In the third embodiment, although the
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。
In addition, the position of the lower end of the
1 高温部観察装置 2 TIGトーチ
3 被溶接物 5 TIG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
DESCRIPTION OF
Claims (5)
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