JPH0218675B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明はアーク画像検出装置に係り、特に炭酸
ガスアーク溶接のようなスパツタあるいは粉塵煙
（以下ヒユームと称す）の発生の多い溶接法にお
いて、溶接中のワイヤ先端のアーク画像を正確に
検出するに好適なアーク画像検出装置に関する。

〔発明の背景〕

第４図は従来のアーク画像検出装置を示し、１
は溶接トーチ、２は消耗電極式の溶接ワイヤ（以
下、単にワイヤと称す）であり、このワイヤ２と
被溶接部材３との間に電圧が印加されてアーク４
が発生する。

このアーク画像検出装置は、前記アーク４の減
光用フイルタ群５、レンズ系６、ITVカメラあ
るいはCCDセンサなどのアーク画像検出器７か
ら成る光学系８と、溶接中に前記アーク４および
その近傍から発生するスパツタあるいはヒユーム
から前記光学系８を保護するアーク観測用窓（例
えば耐熱ガラス等）９とから構成されている。

このような従来のアーク画像検出装置にあつて
は、その光学系８を、スパツタ、ヒユームから保
護する目的で、スパツタ、ヒユームの影響を受け
にくい位置、即ちアーク光から十分離れた位置に
配設することが多い、そのため溶接トーチ周辺に
場所をとるなど、装置が大型になつて、溶接ロボ
ツトへの適用が困難となる問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は上述した従来技術の問題点を解決する
ためになされたもので、その目的はアーク観測用
窓へのスパツタおよびヒユームの付着を防止して
鮮明なアーク画像を得ると共に、装置全体の小型
化を図ることによつて自動溶接ロボツトへ好適に
適用できるアーク画像検出装置を提供することに
ある。

〔発明の概要〕

この目的を達成するために、本発明は、前記溶
接アークの光を導びくアーク観測用の透光孔を有
する光導入部材を溶接ワイヤ先端と前記光学式検
出器との間に設け、その透光孔内の後方側に、ア
ーク観測用光学系の光軸に対して所定の角度傾け
たアーク観測窓を配設し、かつ該アーク観測窓の
手前に、粗大スパツタのアーク観測窓への侵入を
防止する格子を設け、前記アーク観測窓と前記格
子との間に、スパツタ冷却用ガス流路を臨ませた
ことを特徴とする。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図によつて説明
する。第１図は本実施例によるアーク画像検出装
置の構成図を示している。このアーク画像検出装
置は、アーク観測用透光孔（以下、透光孔と称
す）１０と、アーク観測窓１１と、格子１２と、
フイルタ群１３と、検出器１４とを備えている。

前記透光孔１０は、筒体１５の孔と溶接トーチ
１の支持部材１６に穿つた孔とで形成されてお
り、筒体１５と支持部材１６により光導入部材が
形成されている。また、透光孔１０は、アーク画
像を十分認識できる大きさとなつている。

前記アーク観測窓１１は、例えば耐熱ガラスか
ら成つていて、透光孔内の後方部に配置され、か
つ検出器１４の光軸Ｚに対して所定の角度傾けら
れている。

前記格子１２は、例えば粗大スパツタの通過を
阻止できる網目状に形成されていて、前記アーク
観測窓１１の手前に配置されている。

前記フイルタ群１３は、アーク観測窓１１を通
過したアーク像を減光するもので、透光孔１０と
検出器１４との間に配置されている。

前記検出器１４は、フイルタ群１３で減光され
たアーク像を撮像できるようになつている。

そして、前記筒体１５、フイルタ群１３、検出
器１４は前記支持部材１６に保持されると共に、
透光孔１０の先端部がアーク点に向けられてい
る。また支持部材１６内には、前記格子１２とア
ーク観測窓１１との間の透光孔１０に冷却ガスを
導入するガス流路１７が設けられている。この冷
却ガスとしては、例えば溶接トーチ１内を流れる
シールドガスと同種のガスが使用される。

また、前記の格子１２は、検出器１４上にアー
ク画像を結像する際、障害とならないようにアー
ク点を含む観測面に対して所定間隔置いた位置に
配置される。さらに格子１２は冷却ガスに晒され
るため、耐熱性材料で作られる。

尚、図中２は溶接ワイヤ、３は被溶接部材、４
はアーク、１８は溶接ビードを示している。

次に、本実施例の作用について説明する。

アーク点およびその近傍から発生するスパツタ
およびヒユームの一部は透光孔１０内へ侵入しよ
うとする。このとき、透光孔１０内には、ガス流
路１７から導入された冷却ガスがアーク点に向つ
て流れるため、ヒユームの侵入は防止される。前
記冷却ガスはアーク点に向つて流れるため、溶接
ビード１８に欠陥を与えない程度の圧力および流
量とすることが望ましい。

一方、スパツタは高速（50m／ｓ程度）で飛行
するため、前記冷却ガスにより透光孔１０への侵
入を防ぐことは困難であるが、透光孔１０内へ侵
入すると冷却ガスにより急速に冷却される。これ
により特に粒径が1.0mm以上の半溶融状態のスパ
ツタは格子１２によつてアーク観測窓１１側への
侵入が阻止される。また透光孔１０内で十分冷却
されなかつた大粒のスパツタは前記格子１２で衝
突し、その際に冷却ガスに十分冷却された状態に
ある格子１２からの熱伝導により冷却されると同
時に小粒のスパツタに分散される。そして、格子
１２を通過するスパツタは完全に冷却され、かつ
小粒（粒径が0.2mm以下）となつているため、ア
ーク観測窓１１に衝突しても付着することは少な
い。しかも前記冷却ガスによるアーク観測窓１１
面上の清浄作用と、該アーク観測窓１１の傾きと
の相乗効果により、一層スパツタの付着防止効果
が得られる。

従つて、本実施例によるアーク画像検出装置に
おいては、鮮明なアーク画像を得ることができ
る。また、検出器１４、フイルタ群１３を含む光
学系をアーク光へ近づけて配置できるので、装置
全体を小型化でき、それにより溶接ロボツトへの
適用が容易となる。

第２図は、前記アーク観測窓１１としてガラス
を用いた時のスパツタ付着率を実験で求めた図を
示している。この図において、Ａはガラスの傾
き、格子および冷却ガス無しの場合のスパツタ付
着率を、Ｂは格子有、ガラスの傾きおよび冷却ガ
ス無しの場合のスパツタ付着率を、Ｃは格子、冷
却ガス有、ガラスの傾き無の場合のスパツタ付着
率を、Ｄは格子、冷却ガス、ガラスの傾き有の場
合のスパツタ付着率を、それぞれ示したものであ
る。この図から分るように、本実施例のもの
（Ｄ）が、スパツタ付着防止効果に最も優れてい
る結果となつている。

第３図は本発明の他の実施例を示したもので、
第１図と異なるのは、溶接トーチ１のノズル１Ａ
に透光孔１０′を穿設し、かつフイルタ群、検出
器を含む光学系１９を溶接トーチ１に取付けた点
にある。

この実施例によれば、アーク画像検出装置自体
を溶接トーチと一体化できるので、装置自体をよ
り一層小型化することが可能となる。

尚、本発明においては、光学系として、アーク
光の赤外線を検知してアーク光の温度を検出する
方式のものであつてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、アーク
観測窓へのスパツタおよびヒユームの付着を防止
することにより、鮮明なアーク画像を得られると
共に、装置全体の小型化を図れることにより自動
溶接ロボツトへの適用が容易となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のアーク画像検出装置の一実施
例を示す断面図、第２図はスパツタ付着率の測定
結果を示すグラフ図、第３図は本発明の他の実施
例を示す断面図、第４図は従来のアーク画像検出
装置を示す断面図である。 １Ａ…溶接トーチのノズル、１０，１０′…ア
ーク観測用透光孔、１１…アーク観測窓、、１２
…格子、１４…検出器、１７…ガス流路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 光学式検出器を用いて溶接アークの検出を行
   うアーク画像検出装置において、前記溶接アーク
   の光を導びくアーク観測用の透光孔を有する光導
   入部材を溶接ワイヤ先端と前記光学式検出器との
   間に設け、前記透光孔内の後方側に、アーク観測
   用光学系の光軸に対して所定の角度傾けたアーク
   観測窓を配設し、かつ該アーク観測窓の手前に、
   粗大スパツタのアーク観測窓への侵入を防止する
   格子を設け、前記アーク観測窓と前記格子との間
   に、スパツタ冷却用ガス流路を臨ませたことを特
   徴とするアーク画像検出装置。 ２ 前記アーク観測用透光孔が、溶接トーチのノ
   ズル内に形成され、前記光学式検出器が、溶接ト
   ーチに取付けられていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載のアーク画像検出装置。