JPS5945964B2 - ア−クヨウセツブカンサツソウチ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アーク溶接の溶接部を観察するアーク溶接部
観察装置に関するものである。

一般にアークを熱源とする溶接においては、第１図に示
すように、消耗電極または非消耗電極１と母材２との間
に点弧されたアーク３により母材の開先４内に溶融池５
が形成されており、この溶接部の周囲はシールドガスノ
ズル６から噴出するガスによりシールドされている。

通常作業者は、アーク発生中上方若しくは側方から適当
な遮光ガラスを通して溶接部を観察しているが、アーク
光及びアーク熱は強力でしかも時々刻々変化しているた
め、アーク近傍の溶融状態、電極の消耗状態、溶滴の移
行形態、或いは開先形状等を詳細に観察することは非常
に困難である。またアーク光を目視可能な光量に落とす
遮光ガラスを用いるとアーク光により照射されているア
ークの極く近傍は観察可能であるが、少し離れた部分は
全く見ることができない。更に、アークが開先内にある
場合には、シールドガスノズル等に妨げられて溶接部を
観察することが困難になる。本発明の目的は、アーク近
傍の諸状態を容易に観察することができるようにしたア
ーク溶接部観察装置を提供することにある。

以下図示の実施例により本発明を詳細に説明する。

第２図は本発明の；実施例を示したもので、同図におい
て７は単色波長λを有する単色レーザ光をレンズ系Ｔａ
を通してアーク３の近傍に照射する単色レーザ光源で、
この光源から得られる単色レーザ光は、少なくともこの
単色レーザ光と同一波長でのアーク光の分光強度より大
きい分光強度を有している。

８は、多数本の光学繊維（オプティカルファイバー）を
規則正しく束ねて長手方向の両端面で１本１本の光学繊
維が幾何学的に全く同じ位置を占めるようにして像を伝
送できるようにした光学繊維束であり、この光学繊維束
８の先端はアーク３の近傍に配置され、後端部は観察位
置まで延びている。

光学繊維束８の先端部及び後端部にはそれぞれ対物レン
ズ９及び接眼レンズ１０が取付けられ、光学繊維束８と
対物レンズ９と接眼レンズ１０とを含む伝送光学系によ
りアーク光及びアーク近傍で反射された単色レーザ光が
観察位置へと伝送されるようになつている。接眼レンズ
１０と光学繊維束８の後端部との間には、単色レーザ光
の波長λ附近の狭波長帯に高透過率を有する光学フイル
タ１１が挿入されている。アーク光の各波長に対する光
の強度を示す分光強度分布特性は、被溶接材料、電極材
料、雰囲気ガス等により著しく異なるが、一般には、第
３図ａに示すように連続スペクトルに多数の特定波長ス
ペクトルが重畳されたものである。単色レーザ光源７か
らアーク附近に単色レーザ光を照射すると、この照射光
のスペクトルはアーク光のスペクトルに重畳されるが、
前述のように、この単色レーザ光の分光強度は少なくと
も同一波長λでのアーク光の分光強度に比較して大きく
なるように設定されているため、単色レーザ光の分光強
度は第３図ａに符号Ａで示したように現われる。このよ
うな分光強度分布特性を有するアーク近傍からの放射光
及び反射光は、光学繊維束８の先端に設けた対物レンズ
で集光され、光学繊維束８及び光学フイルタ１１を通し
て接眼レンズ１０に伝送される。光学フイルタ１１は単
色レーザ光の波長λを含む狭波長帯域に高透過率を有し
他の波長帯域の光は殆んど透過しないため接眼レンズ１
０゛に達する光の分光強度分布は第３図ｂに曲線Ａ惚示
したようになる。即ちアーク光の大部分は接眼レンズに
達することがなく、レーザ光の波長帯の光のみが接眼レ
ンズに伝達されることになる。従つてアークが発生する
強力な光に妨げられることなく、単色レーザ光によつて
アーク近傍の状態を容易に観察することができる。予め
アーク光の分光強度分布が明らかな場合には、単色レー
ザ光の波長λをアーク光の分光強度が最も小さい波長域
に選ぶことによりレーザ光源からの光量がアーク光の全
光量に比べて著しく低い場合でもアーク光に妨げられる
ことなく溶接部の観察を行なうことができる。また、ア
ーク光の強度が電流変化等によつて変化した場合やアー
クが休止した場合でもレーザ光の強度が一定ならば観察
部の像の明るさが一定であるため観察条件を変える必要
がない。さらに、アーク点から離れた部分の観察をも行
なうことができる。さらにまた、一般に光学繊維束は充
分な可撓性を有し、且つその径は必要に応じて充分小さ
く製作できるため、直接目視できない部分に光学繊維束
の一部を挿入して観察することが可能である。また光学
繊維束の長さを適当にすることにより観察者がアーク熱
にさらされることなく遠方から安全に観察を行なうこと
ができる。尚第２図に示した実施例では光学フイルタ１
１を接眼レンズ１０と光学繊維束８の後端との間に配置
したが、このフイルタは接眼レンズ１０の後方、或いは
対物レンズ９の前方等、アークと観察者との間の伝送光
学系のいずれの位置に配置してもよい。

また第２図に示したようにレーザ光源からレーザ光を直
接アーク近傍に照射できない場合にはレーザ光をアーク
近傍に伝送するための別個の光学繊維束を設けてレーザ
光をアーク近傍に照射することができる。

第４図はこのような実施例を示したもので、レーザ光源
７には、光を伝送する機能のみを有する光学繊維束１２
が接続されている。光学繊維束１２の先端部はアーク３
の近傍にまで延ぴ、第２図と同様に対物レンズ９と接眼
レンズ１０と光学フイルタ１１とが取付けられた像を伝
送できる光学繊維束８の先端部とともに適宜の手段によ
り固定されている。第４図のように構成すると、照射光
と観察光とを同時に移動させて目視観察の困難なアーク
近傍の部分を容易に観察できるので、特に立向エレクト
ロガス溶接に有効である。以上のように、本発明によれ
ば、目視困難なアーク近傍の状態をアークが発する強力
な光に妨げられることなく、アークの全光量に比べて充
分少ない光量のレーザ光の照射によつて容易且つ安全に
観察できるため、溶接条件の管理を完全に行なつて良好
な溶接結果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はアーク溶接の溶接部近傍の状態を示す概略斜視
図、第２図は本発明の実施例を示す概略構成図、第３図
ａはアーク光及びアーク近傍から反射されるレーザ光の
分光強度分布特性を示す曲線図、同図ｂは光学フイルタ
を通した光の分光強度分布特性を示す曲線図、第４図は
本発明の変形例を示す概略構成図である。 １・・・・・・電極、２・・・・・・母材、３・・・・
・・アーク、７・・・・・・単色レーザ光源、８・・・
・・・光学繊維束、９・・・・・・対物レンズ、１０・
・・・・・接眼レンズ、１１・・・・・・光学フイルタ
、１２・・・・・・光学繊維束。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アークを熱源とするアーク溶接の溶接部を観察する
   アーク溶接部観察装置において、前記アークの近傍に単
   色レーザ光を照射するように設けられた単色レーザ光源
   と、前記アークが放射するアーク光及び前記アーク近傍
   への前記単色レーザ光を光学繊維束を通して観察位置へ
   集光伝送する伝送光学系と、前記伝送光学系の一部に配
   置されて前記単色レーザ光の波長を含む狭波長帯に高透
   過率を有する光学フィルタとを具備し、前記単色レーザ
   光源から照射される単色レーザ光は少なくとも該単色レ
   ーザ光と同一の波長での前記アーク光の分光強度よりも
   大なる分光強度を有していることを特徴とするアーク溶
   接部観察装置。