JPH03504154A - 視覚的観察装置付きガストーチ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 視覚的観察装置付きガストーチ 本発明はトーチによって生成される溶融池を視覚的に観察することができる装置 を備えたガストーチに関し、特に、スカーフィングトーチへの使用、即ち鋼ビレ ット、鋼インゴツト等の表面から傷、割れ目、裂は目、介在物を除去するために 使用されることを意図されたガストーチに関する。

例えば綱のスラブ、プルームおよびビレットのような鉄鋼産業における中間製品 は、それらが最初にインゴットの形に鋳造されたものであれ或いは連続鋳造され たものであれ、一般的に熱間圧延によって平坦な製品に変えられる。

エネルギを節約すると共に生産コストを低減させるために継続して関心をもたれ てきたことであるが、鉄鋼産業の専門家は圧延工程を実施する際に鋳造された中 間製品がもつ熱含量を最大限に利用しようとしてきた。

しかしながら、これらの中間製品はその表面近傍に割れ目、裂は目等のような目 に見える欠陥および目に見えない欠陥を有することがあり、これらの欠陥は圧延 された製品において残留したり或いは一層悪化することさえあり、その結果製品 の廃棄につながることもある。またこれらの欠陥により圧延機のロールの表面が 損傷を受ける可能性があることは言うまでもない。

この理由により２．中間製品が圧延される前に、その中間製品が直接圧延される ことができるか、或いはその中間製品がまず欠陥を除去または修復するための処 理を必要とするか、或いはその中間製品の品質が非常に悪いので再生処理されな ければならないかを決定するために中間製品を検査することが必要である。

この欠陥を検出するための検査に用いられる従来の方法および装置では、中間製 品を予め冷却せしめることが必要とされてきた。このことはエネルギを節約する という要求に正に対立していた。

ガストーチによって生成された溶融金属の溜まりを、トーチと独立しかつこの溜 まりの近傍に配置されたビデオカメラを使って観察すること、例えば、金属のイ ンゴットが圧延される前に金属インゴットの表面から裂は目が除去されることを 監視することが公知である。

この溜まりを観察するときに、カメラおよびその付属装置が溜まり周辺から溶融 した金属のはねかかりを受けることがあると共に、カメラおよびその付属装置が トーチの炎の熱および溜まり自身の熱に露呈せしめられる。この過酷な環境によ り装置（カメラ等）が大いに損傷の危険にさらされ、その結果溜まりを接近して 観察することが不可能となる。更に、溜まりを溶融させることにより生しる煙が 像の品質を著しく低下させる。このことは、小さな裂は目または他の欠陥を検出 することができないということを意味する。

米国特許明細書第４，４５０，３３９号に、電極の位置の調節および電極に供給 される電流の調節ができるように溶接領域の像を与える光学装置を有するアーク 溶接トーチが開示されている。このトーチは種々の欠点を有する。光学装置は高 温領域から遠方にて石英ガラスの芯により保護され、これにより光学装置の視角 の境界が定められる。中性雰囲気を作るために用いられる希ガスは低流量であっ て電気アークによるはねかかりをはじくのには不十分であり、この窓は電気アー クによるはねかかりによって損傷を受けたり汚損せしめられたりすることがある 。

従って本発明の主要な目的は、トーチによって生成される溶融池を上述の欠点を もたないようにして観察することにある。

このために本発明によるガストーチは、少くとも一つのガス供給管を有する本体 を具備し、このガス供給管の一端に主オリフィスを有するノズルが設けられ、更 に、視覚的観察用光学装置を具備し、この光学装置はノズルの主オリフィスと同 軸的に配置されたレンズと光ファイバとを有する。

本発明によれば、主オリフィスの表面領域がレンズの視角によって包囲される表 面領域にほぼ相当するようにレンズが供給管の内部にガスが十分に流れる断面を 残して配置され、このガスはトーチの作動中レンズ上を流れ、光ファイバは、レ ンズから始まる一端部を有すると共に、光情報を解釈するための装置に向けてガ スが漏洩しない方法で本体の外部に延びている。

光学装置上を流れるガス流は溶融池からのはねかかりをはしき、レンズを清浄な 状Ｂ！こ保つ。またこのガス流が装置を冷却するので、レンズをノズルのより近 傍に移動させることができ、その結果、視角および観察される溶融池領域が増大 せしめられる。

本発明の一つの特長によれば、上述の管とトーチ本体の外部に位置するコネクタ との間で光ファイバを保護しかつ支持するように剛固な案内筒が管を延ばしてい る。

好ましくは剛固な案内筒の反対側の内側端部はガス供給室に連通し、このガス供 給室には軸線がずれて配置されたガス供給管が横切って流入する。

もう一つの特徴によれば、ガス供給管の内部に位置する光学装置の端部分が筒の 内部に配置され、この筒は少くとも、上記管内においてこの筒を心出しするため の手段と、この筒内の光学装置に対する当接部とを具備する。

本発明の他の諸特徴および諸利点は、添付図面を参照しながら以下に記載する本 発明の限定されない実施例の説明を読むことにより明らかになるであろう。

第１図は本発明に係わる視覚的観察用光学装置が嵌め込まれたガストーチの軸方 向断面を示す部分図であり、第２図は、第１図に対して角度が偏倚した軸方向断 面を示し、本発明に係わる視覚的観察用光学装置が備えられたガストーチの前方 部分を示す部分図であり、第３図は第２図の■−■線に沿ってみた断面図である 。

第１図および第２図を参照するとガストーチ、たとえば酸素アセチレンスカーフ ィングトーチが示されており、このガストーチにはトーチによって生成される溶 融池を視覚的に観察できるように光学装置が備えられている。

このトーチは円筒状をなす中空の本体１と、本体の前方部分（第１図および第２ 図における左側）内に密封されるように固定されたトーチ頭部２とを有する。２ 本の酸素供給管３゜４および１本のアセチレン供給管５が本体の前方部分を貫通 している。またトーチは全体的に円筒状をなすスカーフィングノズル６を有し、 このノズルは、酸素供給管３に連結された中央の酸素供給管７を有する。

本発明によれば、トーチは視覚的観察用の光学装置８を具備する。この光学装置 ８の一方の端部はトーチと同軸的に配置されると共にトーチ内に延びている。こ の装置は本体１の外部に位置する反対側の端部において、コネクタ９によりたと えばカメラなどの受信機に連結される。この光学装置については後述する。

トーチ頭部はその後方部分において３本のガス供給管３゜４．５の端部を具備す る。これらの端部は頭部２の後部表面１０の中心をはずれて配置されると共に従 来の方法で後部表面１０に固定される。これらの管は反対側の端部において対応 するガス源に連結される。

トーチ頭部は後部穴１３が連通ずる中央室１２を具備する。この後部穴１３は前 方に向かって円錐状の担持表面１１内へ開口し、この円錐状の担持表面】】はノ ズル６の固定端部６ａを気密に受容するようになっている。穴１３は頭部２の内 部に位置する光学装置８部分を受容すると共に案内する。

室１２には管３を介して酸素が供給され、この酸素はノズル６内の中央通路を通 って管７へ流通することができる。この管７の後方部分（第１図および第２図に おける右側）には光学装置を受容する円筒状部分が形成されると共に、管７の前 方部分には中央の主オリフィス１７内へ連通するベンチュリ管形状部分が形成さ れる。

機械加工により担持表面１１内に形成された溝群が環状の部屋群を構成する。こ れらの内の一つの環状の部Ｗ２０には管１４゜５を介してアセチレンが供給され 、他の環状の部屋２１には管１５．４を介して酸素が供給される。これらの部屋 は管群１９内の複数の注入管１８を介して互いに連通しており、その結果ガスが 混合し、ノズル６からの出口において燃焼できるようにガスが膨張することがで きるようになっている。

本発明に係わるトーチは、レンズ２２と光ファイバ２３とを有する視覚的観察用 の光学装置８を具備する。この光ファイバ２３は、ノズル６の中央入口管７の内 部を同軸をなして延び、トーチ頭部の後部表面１０上に開口する穴１３を通って 、ノズル６の反対側に位置する開口部２４を介して本体から離れる。

中央の酸素供給管７の内部に収容されたファイバ２３部分とレンズとを有する光 学装置の端部分は筒２５の内部に配置される。

この筒は、光学装置が筒内に容易に挿入されるように、外方へ広がる後端部２６ を有する。

この筒は、ノズルの中央の酸素供給管の後方部分の内側筒の心出しをするために 、各端部に夫々ブツシュ２７ａ、２７ｂを有する。これらのブツシュ２７ａ、２ ７ｂは、ガスの流れを妨げずに正規の心出しをするために３個のひれ状部を有す る。

当然のことながら、同じ種類の長手方向のブツシュを筒２５の全長に亘って設け ることが可能であり、またはガスを流通させることができる何らかの他の適切な 心出し手段を設けることが可能である。

ブツシュ２７ａがレンズと同じ側の端部においてレンズ２２を担持する当接表面 ２８を有することに注意されたい。また、このブツシュが、ノズルの中央管の円 筒状部分の前端部に形成された肩部２９に載っていることに注意されたい。従っ て、レンズの視角Ａの境界がノズルの中央の主オリフィス１７の縁部を通過する ようにレンズがノズルのオリフィスから特定の距離に保持される。このレンズの 光学特性、特にその長い焦点距離については視角Ａが約１３°になるようにする ことが好ましい。

また、ノズルが変えられるときに、光学装置が筒によって保護されると共に光学 装置が中央の酸素供給管７とほぼ同軸をなす位置に保持され、これによって新し いノズルの嵌合を容易になすことができることに注目されたい。

第１図および第２図に示されるように、冷たい純粋な酸素がノズルの高温の室内 に配置された光学装置部分上を流れ、これによって光学装置が熱および溶融した 金属のはねかかりから効率的に保護されると共に、この酸素の流れによってノズ ル内に溶融した金属が侵入することが阻止される。このように光学装置をトーチ 内部に配置することにより、溶融池を接近して観察することが可能ならしめられ ると共に、非常に小さい寸法の裂は目や同様の欠陥を検出できるほど像の品質が 改善される。

中央の酸素供給管内に位置する光フアイバ部分の後方において、光ファイバ２３ は穴１３内に挿入された剛固な塞内筒３０内を本体の外部に延びている。筒３０ は頭部２から離れて初めに本体１内部を延び、次いで筒３０は開口部２４を通っ て本体から離れる。この筒は開口部２４の縁部にろう付けされている。

トーチ頭部の後方部分内に配置された筒の内端が酸素供給室と連通していること に注意されたい。

最後に、第３図はノズルの前方部分を通る横断面図であり、ノズルの中央の酸素 供給管７に対する酸素アセチレン混合気供給管群１９の配置を示している。

当然のことながら、光学袋Ｗ８を受容する中央供給管７部分の直径が光学装置を 含まないノズルの中央供給管の直径に対して増大して形成され、その結果所要の 流量に見合った酸素流の断面が得られるようにしている。

ｅｏ 〜 国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．少くとも一つのガス供給管（７）を有する本体（１）を具備し、このガス供 給管の一端に主オリフィス（１７）を有するノズル（６）が嵌め込まれ、更に、 ノズル（６）の主オリフィス（１７）と同軸的に配置されたレンズ（２２）と光 ファイバ（２３）とを有する視覚的観察用光学装置（８）を具備するガストーチ において、主オリフィスの表面領域がレンズ（２２）の視角（Ａ）によって包囲 される表面領域にほぼ相当するようにレンズが供給管（７）の内部にガスが十分 に流れる断面を残して配置され、このガスはトーチの作動中レンズ上を流れ、レ ンズ（２２）から始まる一端部を有する光ファイバ（２３）が、光情報を解釈す るための装置に向けてガスか漏洩しない方法で本体（１）の外部に延びているこ とを特徴とするガストーチ。 ２．上記管（７）とトーチ本体（１）の外部に位置するコネクタ（９）との間で 光ファイバ（２３）を保護しかつ支持するように管（７）を延ばす剛固な案内筒 （３０）を具備することを特徴とする請求項１記載のトーチ。 ３．剛固な案内筒（３０）の反対側の内側端部がガス供給室（１２）に連通し、 中心がずれて配置されたガス供給管（３）がこのガス供給室に流入することを特 徴とする請求項２記載のトーチ。 ４．ガス供給管（７）の内部に配置された光学装置の端部分（２２，２３）が筒 （２５）の内部に位置し、この筒が少くとも、上記管（７）内において筒（２５ ）を心出しするための手段（２７ａ，２７ｂ）と、筒（２５）内の光学装置（２ ２，２３）に対する当接部（２８）とを具備することを特徴とする請求項３記載 のトーチ。 ５．心出し手段が筒（２５）に固定されたひれ状部群であることを特徴とする請 求項４記載のトーチ。 ６．ガス供給管（７）が酸素供給管であることを特徴とする先行する請求項のい ずれか１項に記載のトーチ。 ７．レンズ（２２）の視角（Ａ）がほぼ１３°に等しいことを特徴とする先行す る請求項のいずれか１項に記載のトーチ。