WO2022074982A1 - センサ用保護ケース、撮像装置、溶接システム、センサの冷却方法及びセンサの冷却制御方法 - Google Patents

センサ用保護ケース、撮像装置、溶接システム、センサの冷却方法及びセンサの冷却制御方法 Download PDF

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welding
case
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純一 小野
尚英 古川
圭人 石▲崎▼
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株式会社神戸製鋼所
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    • B23K26/03—Observing, e.g. monitoring, the workpiece
    • B23K26/032—Observing, e.g. monitoring, the workpiece using optical means

Definitions

  • the present invention relates to a protective case for a sensor, an image pickup device, a welding system, a sensor cooling method, and a sensor cooling control method.
  • Non-consumable electrode type or consumable electrode type gas shield arc welding is used for welding structures using metal or non-ferrous metal as a base material.
  • a welding torch is generally used to generate an arc between the electrode and the object to be welded (hereinafter, also referred to as “work”), and the object to be welded is melted by heat to form a molten pool. While welding is performed. In addition, during welding, welding is performed while blocking the atmosphere with a shield gas.
  • the welding state such as arc stability and droplet transfer changes due to the shape of the object to be welded and the disturbance during welding, which greatly affects the welding quality.
  • it has been conventionally practiced to perform welding while observing the welding state with a sensor, record the welding state, or control the welding conditions.
  • the sensor used for observing the welding state is generally placed at a position close to the heat source of welding such as an arc, which may greatly affect the performance and life of the sensor.
  • it is often provided with a cooling mechanism.
  • Patent Document 1 covers a camera body, a camera unit including a lens barrel that can be detachably attached to the camera body, a case body that houses the camera body inside, and a lens barrel.
  • a welding image pickup device that includes a camera case including a lens cover that can be detachably attached to a case body and images a state at the time of welding is disclosed.
  • the welding image pickup device is provided with a camera cooling mechanism that cools the camera unit by circulating a cooling gas inside the camera case.
  • the main factors for raising the temperature of the sensor used for observing the welding state are radiant heat due to thermal energy generated during welding and heat generation of the sensor itself.
  • the welding image pickup device disclosed in Patent Document 1 includes a camera cooling mechanism for cooling the camera unit, no consideration is given to cooling against radiant heat due to thermal energy generated during welding.
  • the present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and an object thereof is to locally cool the sensor input portion which is close to the heat source of welding and is greatly affected by radiant heat, and also effectively cool the sensor body. It is an object of the present invention to provide a protective case for a sensor, an image pickup device, a welding system, a cooling method of the sensor, and a cooling control method of the sensor.
  • a protective case for a sensor that is used for observing a welding state or controlling welding and can accommodate a sensor having a sensor body and a sensor input unit.
  • the case body has a single or a plurality of first gas inlets for allowing gas to flow into the case body, and a single or multiple first gas outlets for allowing the gas to flow out of the case body.
  • a protective case for a sensor characterized by having a single or a plurality of second gas outlets for flowing out from the portion into the case body.
  • a protective case for a sensor that is used for observing the welding state or controlling welding and can accommodate a sensor having a sensor body and a sensor input unit.
  • a second centralized cooling unit that constitutes an independent space in the case body by being partitioned by a second partition wall so as to include at least a part of the sensor body.
  • the case body has a single or a plurality of first gas inlets for allowing gas to flow into the case body, and a single or multiple first gas outlets for allowing the gas to flow out of the case body.
  • the first partition wall is directly or indirectly connected to the first gas inlet, and a single or a plurality of second gas inlets for allowing the gas to flow into the first centralized cooling unit, and the gas. With a single or a plurality of second gas outlets for flowing out from the first centralized cooling unit to the second centralized cooling unit.
  • the second partition wall is directly or indirectly connected to the second gas outlet, and a single or a plurality of fourth gas inlets for allowing the gas to flow into the second centralized cooling unit, and the gas.
  • a protective case for a sensor characterized by having a single or a plurality of fourth gas outlets for flowing the gas out of the second centralized cooling unit into the case body.
  • [3] A visual sensor used for observing the welding state or controlling welding,
  • An image pickup apparatus comprising: a gas cooling device for cooling a gas flowing into the protective case for a sensor.
  • a welding system including the image pickup device, the welding device, the control device, and the welding power supply according to the above [3].
  • the image pickup device is arranged in the vicinity of the welding torch of the welding device, acquires welding information, and obtains welding information.
  • the welding device includes a device control unit for controlling each part of the welding device.
  • the control device is a welding system characterized in that the welding information input from the image pickup device is output to the welding power source and the device control unit.
  • a sensor cooling method for cooling the sensor by using a sensor protective case that is used for observing a welding state or controlling welding and can accommodate a sensor having a sensor main body and a sensor input unit.
  • the protective case for the sensor is A case body for accommodating the sensor body and the sensor input unit, and It is provided with a centralized cooling unit that constitutes an independent space in the case body by being partitioned by a partition wall so as to include at least a part of the sensor input unit.
  • the case body has a single or a plurality of first gas inlets for allowing gas to flow into the case body, and a single or multiple first gas outlets for allowing the gas to flow out of the case body.
  • the partition wall is directly or indirectly connected to the first gas inlet, and has a single or a plurality of second gas inlets for allowing the gas to flow into the centralized cooling unit, and the centralized cooling of the gas. It has a single or a plurality of second gas outlets for flowing out from the portion into the case body.
  • a method for cooling a sensor wherein the total flow rate of the gas supplied to the first gas inlet is 100 to 200 L / min.
  • the above object of the present invention is achieved by the configuration of the following [6] relating to the cooling control method of the sensor.
  • the sensor is cooled by using a protective case for a sensor which is used for observing a welding state or controlling welding and can accommodate a sensor having a sensor main body and a sensor input unit, and a control device having a temperature control unit. It is a cooling control method of the sensor for
  • the protective case for the sensor is A case body for accommodating the sensor body and the sensor input unit, and A centralized cooling unit that constitutes an independent space in the case body by being partitioned by a partition wall so as to include at least a part of the sensor input unit.
  • a temperature sensor for measuring the temperature of the sensor is provided.
  • the case body has a single or a plurality of first gas inlets for allowing gas to flow into the case body, and a single or multiple first gas outlets for allowing the gas to flow out of the case body.
  • the partition wall is directly or indirectly connected to the first gas inlet, and has a single or a plurality of second gas inlets for allowing the gas to flow into the centralized cooling unit, and the centralized cooling of the gas. It has a single or a plurality of second gas outlets for flowing out from the portion into the case body.
  • a sensor temperature control step in which the temperature control unit controls cooling information of the gas based on the temperature information, or A sensor cooling control method comprising a temperature control step of generating an alarm when the temperature control unit determines that the temperature information exceeds a predetermined threshold value.
  • the amount of heat is particularly high due to the vicinity of the heat source of welding such as the sensor input portion due to the gas, that is, the radiant heat.
  • the sensor body can be effectively cooled while locally cooling the location.
  • FIG. 1 is a partially exploded perspective view of a sensor unit according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of the sensor unit shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic schematic diagram of a gas supply mechanism that supplies gas to the sensor unit shown in FIG.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the sensor unit according to the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the sensor unit according to the third embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the sensor unit according to the fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the sensor unit according to the fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a schematic configuration diagram of a welding system including a sensor unit.
  • a sensor an image pickup device capable of observing the shape and welding state of the work, specifically, a visual sensor such as a camera will be described as an example, but the sensor is particularly limited to the visual sensor. is not.
  • FIG. 1 is a partially exploded perspective view of the sensor unit according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA of the sensor unit shown in FIG.
  • FIG. 3 is a schematic schematic diagram of a gas supply mechanism that supplies gas to the sensor unit shown in FIG.
  • the sensor unit 10 includes, for example, an image pickup device 20 such as a camera, and a sensor protective case 30 for accommodating the image pickup device 20.
  • the image pickup apparatus 20 has a camera body 21 which is a sensor body and a lens 22 which is a sensor input unit mounted on the front end of the camera body 21 and is arranged in the vicinity of the welded portion in a welded state. And various welding information used for welding control is acquired.
  • the temperature of the image pickup apparatus 20, particularly the lens 22 arranged in the vicinity of the welded portion tends to rise due to the radiant heat from the welded portion.
  • the sensor protective case 30 has an opening 31 on one surface (upper surface in FIG. 1), includes a case body 33 which is a substantially rectangular parallelepiped hollow case, and further includes a lid 32 for closing the opening 31. .. Further, the sensor protective case 30 includes a centralized cooling unit 35 that constitutes an independent space in the case main body 33 by being partitioned by a partition wall 34 in the case main body 33.
  • the centralized cooling unit 35 does not necessarily have to be a closed space as long as it constitutes an independent space in the case body 33, but if it is a closed space, the cooling effect in the centralized cooling unit 35 is further enhanced. Therefore, it is preferable that the inside of the centralized cooling unit 35 is a closed space.
  • the case body 33 contains a camera body 21 which is a sensor body and a lens 22 which is a sensor input unit. Further, a part of the lens 22 (the front end portion of the lens in FIG. 1) is housed in the centralized cooling unit 35 so as to project from the partition wall 34 into the centralized cooling unit 35.
  • the camera body 21 has an image pickup element such as a CCD or a CMOS sensor, and the light received by the image pickup element is photoelectrically converted and output as an electric signal.
  • a first gas inflow port 37 for allowing the gas G supplied from the outside of the case body 33 to flow into the case body 33, and the gas G after cooling the image pickup device 20 are used as a case.
  • a first gas outlet 38 for flowing out of the main body 33 is provided so as to penetrate the rear wall 36.
  • a connection terminal for outputting an image signal or the like obtained by the image pickup device 20, supplying electric power to the image pickup device 20, inputting a control signal to the image pickup device 20, and the like is performed. 42 is provided.
  • the partition wall 34 constituting the centralized cooling unit 35 has a second gas inflow port 39 for allowing the gas G flowing into the case main body 33 to flow into the centralized cooling unit 35, and a gas flowing into the centralized cooling unit 35.
  • a second gas outlet 40 for allowing G to flow out from the centralized cooling unit 35 into the case body 33 is provided.
  • the first gas inlet 37 and the second gas inlet 39 are directly or indirectly connected.
  • the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2 is an example in which the first gas inlet 37 and the second gas inlet 39 are indirectly connected via a pipe 41. An example in which the first gas inlet 37 and the second gas inlet 39 are directly connected will be described in the second embodiment shown in FIG.
  • the gas G supplied from the first gas inflow port 37 to the sensor protective case 30 is supplied to the centralized cooling unit 35 via the pipe 41 and the second gas inflow port 39, thereby being a sensor input unit.
  • the lens 22 is locally cooled. After that, the gas G is discharged from the second gas outlet 40 to flow out into the case body 33, cool the camera body 21, and then is discharged to the outside of the case body 33 through the first gas outlet 38. ..
  • the gas G locally cools the portion near the heat source of welding such as the lens 22 which is the sensor input portion, that is, the portion where the amount of heat is particularly high due to the radiant heat, and the camera body 21 which is the sensor body. Can be effectively cooled.
  • first gas outlet 38 and the second gas outlet 38 are provided so that the ejection direction of the gas G at the second gas outlet 40 and the ejection direction of the gas G at the first gas outlet 38 are substantially coaxial with each other. 40 are arranged.
  • a camera body 21 which is a sensor body is arranged between the first gas outlet 38 and the second gas outlet 40. As a result, at least a part of the camera body 21 is located in the flow of gas G from the second gas outlet 40 to the first gas outlet 38, so that the camera body 21 can be efficiently cooled.
  • At least one of an air filter, a fan and a silencer is provided at the first gas outlet 38 or the second gas outlet 40.
  • the flow of the gas G is promoted and the cooling capacity is improved.
  • the noise generated when the gas G flows out can be suppressed.
  • the area S1 of the second gas inflow port 39 specifically, the actual cross-sectional area S1 is 7.0 to 25.0 mm 2
  • the area S2 of the second gas outflow port 40 specifically.
  • the actual cross-sectional area S2 is 2.0 to 15.0 mm 2
  • the ratio S2 / S1 of the area S2 of the second gas outlet 40 to the area S1 of the second gas inlet 39 is 0.30 to 1. It is preferably .00.
  • the actual cross-sectional area S1 of the second gas inlet 39 is 8.0 to 21.0 mm 2
  • the actual cross-sectional area S2 of the second gas outlet 40 is. It is more preferably 3.0 to 14.0 mm 2 and the ratio S2 / S1 is 0.45 to 0.80, and the actual cross-sectional area S1 of the second gas inlet 39 is 9.6 to 19. It is more preferably .6 mm 2 , the actual cross-sectional area S2 of the second gas outlet 40 is 4.9 to 12.6 mm 2 , and the ratio S2 / S1 is 0.51 to 0.64. ..
  • the area of the second gas inlet 39 and the area of the second gas outlet 40 are preferably defined by the effective cross-sectional area.
  • the effective cross-sectional area A1 of the second gas inlet 39 is 3.0 to 10.0 mm 2
  • the effective cross-sectional area A2 of the second gas outlet 40 is 1.5 to 7.5 mm 2 .
  • the ratio A2 / A1 of the effective cross-sectional area A2 of the second gas outlet 40 to the effective cross-sectional area A1 of the second gas inflow port 39 is preferably 0.40 to 1.00.
  • the effective cross-sectional area A1 of the second gas inlet 39 is 4.0 to 9.0 mm 2
  • the effective cross-sectional area A2 of the second gas outlet 40 is. It is 2.5 to 5.5 mm 2
  • the ratio A2 / A1 is more preferably 0.50 to 0.70, and further preferably 0.60 to 0.65.
  • An opening hole 51 for observing a welded state is formed in the front wall 50 of the centralized cooling unit 35 along the optical axis of the lens 22. Further, a slit 52 having a rectangular cross section is formed from the side of the front wall 50. The slit 52 is equipped with a protective glass 53 for protecting the lens 22 from foreign matter such as spatter generated during welding.
  • a wall is formed between the protective glass 53 and the centralized cooling unit 35 as a part of the front wall 50, but the protective glass 53 and the centralized cooling unit 35 do not pass through the wall. May face directly.
  • FIG. 3 is a schematic diagram of a gas supply mechanism for cooling the gas supplied to the sensor unit.
  • the gas supply mechanism 60 includes an air filter 61 and a vortex cooler 62 which is a gas cooling device. Then, a compressed gas such as compressed air supplied from a compressed air supply source such as factory air is filtered by an air filter 61 to remove foreign matter, and then cooled to a predetermined temperature by a vortex cooler 62 to be used as cooling air. 1 Supply to the sensor protective case 30 from the gas inflow port 37.
  • the total flow rate of the gas G supplied to the first gas inflow port 37 is preferably 100 to 200 L / min.
  • the total flow rate of the gas G is 100 to 200 L / min, a sufficient effect of suppressing the temperature rise can be obtained, so that the sensor main body and the sensor input unit can be efficiently cooled.
  • the gas G supplied to the first gas inflow port 37 is guided to the second gas inflow port 39 via the pipe 41, supplied to the centralized cooling section 35, and is supplied from the welded section.
  • the gas G after cooling the lens 22 flows out from the second gas outlet 40 into the case body 33, cools the sensor body 21 housed in the case body 33, and cools the first gas outlet 38. Is exhausted to the outside of the sensor protective case 30.
  • gas G air, nitrogen gas, inert gas, carbon dioxide gas and a mixed gas thereof can be used, and the shield gas used at the time of welding may be diverted.
  • the silencer 63 is provided at the first gas outlet 38, the exhaust noise is muted, so that the gas supply mechanism 60 can be operated quietly.
  • an air filter, a fan, or the like may be arranged at the first gas outlet 38 or the second gas outlet 40.
  • an air filter or a dehumidifying device is provided at the first gas inlet 37 or the second gas inlet 39 to prevent dust and moisture from flowing into the case main body 33 and the centralized cooling unit 35, the cooling efficiency is further improved.
  • the protective case 30 for the sensor is affected by radiant heat from the welded portion, it is preferably formed of a highly heat-resistant material, and it is preferable to use a resin having heat resistance and flame retardancy. Further, a non-ferrous metal such as an aluminum alloy or a magnesium alloy, which has high thermal conductivity and is lightweight, or a metal may be used. Further, the color of the protective case 30 for the sensor is preferably white, which has high reflection efficiency of radiant heat.
  • the first gas inlet 37, the first gas outlet 38, the second gas inlet 39, and the second gas outlet 40 are each single. However, it may be composed of a plurality of pieces.
  • the total flow rate of the gas G supplied to the first gas inlet 37 described above is the total flow rate of the gas G supplied to each first gas inlet 37 when the first gas inlet 37 is composed of a plurality of the first gas inlets 37. It means the total amount of gas G.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the sensor unit according to the second embodiment.
  • the sensor unit 10 of the present embodiment is an example in which the first gas inlet 37 and the second gas inlet 39 are directly connected.
  • the first gas inflow port 37 penetrates the side wall 46 of the case main body 33, and is provided so as to directly communicate with the centralized cooling unit 35 from the side wall 46.
  • the path of the gas G supplied to the centralized cooling unit 35 can be shortened, and the cooling efficiency of the centralized cooling unit 35 can be improved.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view of the sensor unit according to the third embodiment.
  • the sensor unit 10 of the present embodiment is an example in which the first gas inlet 37 and the second gas inlet 39 are indirectly connected.
  • the gas flow path 45 connecting the first gas inlet 37 and the second gas inlet 39 is provided in parallel with the side wall 46 of the sensor protection case 30 along the side wall 46. It is formed by a gap C formed between the two side walls 47. That is, the side wall 46 of the sensor protection case 30 and the second side wall 47 form a double structure, and a gap C is provided between them.
  • the gas flow path 45 is configured as a double structure along the side wall 46 of the sensor protective case 30, and the sensor protective case 30 itself can be cooled by flowing the gas G through the gas flow path 45.
  • the cooling efficiency of the entire sensor unit 10 is increased.
  • the surface of the sensor protective case 30 having the double structure is arranged so as to face the welded portion. As a result, it is possible to suppress the temperature rise of the sensor protective case 30 due to radiant heat.
  • the void C is connected to the first gas inlet 37 and the second gas inlet 39, respectively, but as shown in the fourth embodiment described later, the third gas inlet 71 and the third gas inlet 71 are connected. It is also possible to adopt a configuration in which the three gas outlets 72 are connected to each other.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view of the sensor unit according to the fourth embodiment.
  • the sensor unit 10 of the present embodiment is provided with a third side wall 48 having a substantially L-shaped cross section along the side wall 46 of the sensor protective case 30 and the front wall 50 of the centralized cooling unit 35.
  • a substantially L-shaped gas flow path 49 is formed by the substantially L-shaped gap C formed between the side wall 46, the front wall 50, and the third side wall 48.
  • a third gas inflow port 71 is provided at one end of the gas flow path 49 on the rear wall 36 side of the case body 33, and a third gas outflow port is provided at the other end of the gas flow path 49 on the front wall 50 side. 72 is provided.
  • the gas G supplied from the gas supply source (not shown) is supplied to the gas flow path 49 from the third gas inlet 71, and the surface of the wall constituting the case body 33 facing the lens 22 which is the sensor input portion. That is, the gas is discharged to the protective glass 53 provided on the front surface side of the centralized cooling unit 35, and an air curtain is formed on the front surface of the protective glass 53.
  • the protective glass 53 is protected and cooled by the air curtain of the gas G, and the lens 22 which is the input unit of the image pickup apparatus 20 is further cooled by the gas G supplied from the second gas inflow port 39 to the centralized cooling unit 35.
  • the sensor unit 10 can be effectively cooled. Further, it is possible to suppress the adhesion of fume and spatter to the surface facing the lens 22.
  • the total flow rate of the gas G supplied to the third gas inlet 71 is preferably 100 to 200 L / min.
  • the total flow rate of the gas G is 100 to 200 L / min, the surface facing the lens 22 can be protected by the air curtain effect, and the influence of radiant heat on the lens 22 can be suppressed by the sufficient temperature rise suppressing effect.
  • the discharge direction of the air curtain should be the opposite direction to the welded portion. Thereby, the influence of the gas G constituting the air curtain on the operation of the shield gas can be suppressed.
  • the third gas inlet 71 and the third gas outlet 72 may be arranged inside the sensor protective case 30 as shown in FIG. 6, but are independent of the outside of the sensor protective case 30. It may be arranged.
  • first gas outlet 38 and the third gas inlet 71 are directly or indirectly connected by the connection path 73 shown by the broken line in FIG. 6, and the gas G after cooling the image pickup device 20 is the third.
  • An air curtain may be formed on the front surface of the protective glass 53 by discharging the gas from the gas outlet 72 toward the protective glass 53 provided on the front surface of the centralized cooling unit 35.
  • the gas G can be effectively utilized by reusing the gas G for cooling and the gas G for forming the air curtain.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view of the sensor unit according to the fifth embodiment.
  • the sensor unit 10 of the present embodiment has a second centralized cooling unit for cooling the camera body 21 which is a sensor main body in addition to the first centralized cooling unit 82 for cooling the lens 22 which is a sensor input unit.
  • a cooling unit 85 is provided.
  • the sensor protective case 30 includes a first centralized cooling unit 82 that constitutes an independent space in the case main body 33 by being partitioned by the first partition wall 81 in the case main body 33.
  • a part of the lens 22 (the front end portion of the lens in FIG. 7) is housed in the first centralized cooling unit 82 so as to project from the first partition wall 81 into the first centralized cooling unit 82.
  • a second gas inflow port 39 for allowing the gas G flowing into the case main body 33 to flow into the first centralized cooling unit 82, and a first centralized unit.
  • a second gas outlet 40 for flowing out the gas G flowing into the cooling unit 82 from the first centralized cooling unit 82 to the second centralized cooling unit 85 is provided.
  • the first gas inlet 37 and the second gas inlet 39 are indirectly connected to each other via the pipe 83, but the first gas inlet 37 and the second gas inlet 39 are connected to each other. May be directly connected.
  • the protective case 30 for the sensor is provided with a second centralized cooling unit 85 that constitutes an independent space in the case main body 33 by being partitioned by the second partition wall 84 in the case main body 33.
  • a part of the camera body 21 (side portion of the camera body 21 in FIG. 7) is housed in the second centralized cooling unit 85 so as to project from the second partition wall 84 into the second centralized cooling unit 85. ..
  • a fourth gas inflow port 86 for allowing the gas G flowing out from the first centralized cooling unit 82 to flow into the second centralized cooling unit 85, and a second gas inlet 86.
  • a fourth gas outlet 87 is provided for allowing the gas G that has flowed into the centralized cooling unit 85 to flow out from the second centralized cooling unit 85 into the case body 33.
  • the second gas outlet 40 and the fourth gas inlet 86 are indirectly connected via the pipe 88, but the second gas outlet 40 and the fourth gas inlet 86 are connected to each other. May be directly connected.
  • the gas G supplied from the first gas inflow port 37 to the sensor protective case 30 is supplied to the first centralized cooling unit 82 via the pipe 83 and the second gas inflow port 39, whereby the sensor input unit.
  • the lens 22 is locally cooled.
  • the gas G is discharged from the second gas outlet 40 and supplied to the second centralized cooling unit 85 via the pipe 88 and the fourth gas inlet 86 to locally control the camera body 21 which is the sensor body. Cool down.
  • the gas G is discharged from the fourth gas outlet 87 and flows out into the case body 33, and after further cooling the camera body 21 and the lens 22, the outside of the case body 33 is passed through the first gas outlet 38. Is discharged to.
  • the gas G locally cools the portion near the heat source of welding such as the lens 22 which is the sensor input portion, that is, the portion where the amount of heat is particularly high due to the radiant heat, and the camera body 21 which is the sensor body. Can also be cooled locally. Further, by further cooling the camera body 21 and the lens 22 by the gas G discharged to the case body 33 after that, the camera body 21 and the lens 22 can be cooled more effectively.
  • the first centralized cooling unit 82 and the second centralized cooling unit 85 are necessarily closed spaces as long as they form independent spaces in the case body 33. Although it is not necessary, if it is a closed space, the cooling effect in the first centralized cooling unit 82 and the second centralized cooling unit 85 is further enhanced, so that the first centralized cooling unit 82 and the second centralized cooling unit 85 are each in a closed space. It is preferable to have. Further, although not shown, as a modification of the sensor unit 10 according to the fifth embodiment, the gas G supplied from the first gas inflow port 37 is branched into two through a pipe or the like, and the first centralized cooling is performed. It may be sent directly to each of the section 82 and the second centralized cooling section 85.
  • the welding system 100 includes a welding device 110, an image pickup device 20, a control device 120, and a welding power supply 130.
  • the welding device 110 includes a welding robot 111, a welding torch 114 to which the welding wire 113 is fed from the wire feeding device 112, and a device control unit 115, and the welding robot 111 is based on a command from the device control unit 115.
  • the work W is welded by controlling the operation of each part of the work, the wire feeding speed, and the like.
  • the welding robot 111 includes all welding robots such as a 6-axis robot, a portable welding robot, and a dedicated machine.
  • the image pickup apparatus 20 includes a camera body 21 and a lens 22 housed in a protective case 30 for a sensor. Further, the image pickup apparatus 20 is cooled by supplying gas G to the sensor protective case 30 from the gas supply mechanism 60 (see FIG. 3) including the vortex cooler 62 which is a gas cooling device.
  • the sensor protective case 30 further includes a temperature sensor (not shown) for measuring the temperature of the image pickup device 20, and is the temperature of at least one of the back surface of the lens 22, the side surface of the lens 22, and the camera body 21. Is measured, and the temperature information is output to the control device 120.
  • the image pickup device 20 is arranged in the vicinity of the welding torch 114 of the welding device 110, and outputs various welding information such as acquired image data and the temperature of each part of the image pickup device 20 to the control device 120.
  • the control device 120 outputs a command signal to the device control unit 115, the welding power supply 130, and the like based on various welding information acquired from the image pickup device 20. Further, the control device 120 includes a temperature control unit (not shown), and controls the cooling information of the gas G such as the gas flow rate and the gas temperature by performing the sensor temperature control step based on the temperature information input from the temperature sensor. do. Further, when it is determined that the temperature information input from the temperature sensor exceeds a predetermined threshold value, a temperature control step for generating an alarm is carried out. As a result, when the cooling information of the gas is controlled based on the temperature information of the sensor measured by the temperature sensor, or when it is determined that the temperature information exceeds a predetermined threshold value, an alarm is generated. The temperature can be maintained at an appropriate temperature.
  • the welding power supply 130 supplies electric power to the welding wire 113 and the work W based on a command from the device control unit 115 to generate an arc between the welding wire 113 and the work W.
  • the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately modified, improved, and the like.
  • an image pickup device is adopted as a sensor
  • the present invention is not limited to this, and a laser beam is used as a sensor to obtain a work state, a work shape, or a detection unit. It may be a laser device that measures the distance to the work W.
  • a protective case for a sensor that is used for observing the welding state or controlling welding and can accommodate a sensor having a sensor body and a sensor input unit.
  • a case body for accommodating the sensor body and the sensor input unit, and It is provided with a centralized cooling unit that constitutes an independent space in the case body by being partitioned by a partition wall so as to include at least a part of the sensor input unit.
  • the case body has a single or a plurality of first gas inlets for allowing gas to flow into the case body, and a single or multiple first gas outlets for allowing the gas to flow out of the case body.
  • the partition wall is directly or indirectly connected to the first gas inlet, and a single or a plurality of second gas inlets for allowing the gas to flow into the centralized cooling unit, and the centralized cooling of the gas.
  • a protective case for a sensor characterized by having a single or a plurality of second gas outlets for flowing out from the portion into the case body. According to this configuration, it is possible to locally cool the portion near the heat source of welding such as the sensor input portion by the gas, that is, the portion where the amount of heat is particularly high due to the radiant heat, and to effectively cool the sensor main body.
  • the second gas inlet S1 is 7.0 to 25.0 mm 2
  • the area S2 of the second gas outlet is 2.0 to 15.0 mm 2
  • the second gas flow is 0.30 to 1.00.
  • Protective case for the sensor According to this configuration, the flow rate and the flow velocity of the gas flowing in the centralized cooling unit can be appropriately controlled, and the lens, which is the sensor input unit whose temperature tends to rise, can be effectively cooled.
  • the case body has a double structure in which at least one surface of the walls constituting the case body has a gap.
  • the gap according to any one of (1) to (5), wherein the void is connected to the first gas inlet and the second gas inlet in order to allow the gas to flow.
  • the gas flow path is configured as a double structure along the side wall of the sensor protective case, and the sensor protective case itself can be cooled by flowing gas through the gas flow path, and the entire sensor unit can be cooled. Cooling efficiency is increased.
  • the case body is directly or indirectly connected to a single or a plurality of third gas inlets for allowing gas to flow into the case body, and the case body is directly or indirectly connected to the third gas inlet.
  • a single or a plurality of third gas outlets for ejecting the gas are further provided on the surface of the wall constituting the above, which faces the sensor input unit.
  • the protective case for the sensor described in any one of the above. According to this configuration, an air curtain made of gas can be formed on the surface facing the sensor input unit to protect and cool the sensor input unit and suppress the influence on the sensor input unit. Further, it is possible to suppress the adhesion of fume and spatter to the surface facing the sensor input unit.
  • the case body has a double structure in which at least one surface of the walls constituting the case body has a gap.
  • the gas flow path is configured as a double structure along the side wall of the sensor protective case, and the sensor protective case itself can be cooled by flowing gas through the gas flow path, and the entire sensor unit can be cooled. Cooling efficiency is increased.
  • a protective case for a sensor that is used for observing the welding state or controlling welding and can accommodate a sensor having a sensor body and a sensor input unit.
  • a case body for accommodating the sensor body and the sensor input unit, and A first centralized cooling unit that constitutes an independent space in the case body by being partitioned by a first partition wall so as to include at least a part of the sensor input unit.
  • a second centralized cooling unit that constitutes an independent space in the case body by being partitioned by a second partition wall so as to include at least a part of the sensor body is provided.
  • the case body has a single or a plurality of first gas inlets for allowing gas to flow into the case body, and a single or multiple first gas outlets for allowing the gas to flow out of the case body.
  • the first partition wall is directly or indirectly connected to the first gas inlet, and a single or a plurality of second gas inlets for allowing the gas to flow into the first centralized cooling unit, and the gas.
  • the second partition wall is directly or indirectly connected to the second gas outlet, and a single or a plurality of fourth gas inlets for allowing the gas to flow into the second centralized cooling unit, and the gas.
  • a protective case for a sensor characterized by having a single or a plurality of fourth gas outlets for flowing the gas out of the second centralized cooling unit into the case body.
  • the gas can locally cool the portion near the heat source of welding such as the sensor input portion, that is, the portion where the amount of heat is particularly high due to the radiant heat, and the sensor main body can also be locally cooled. Further, by further cooling the sensor body and the sensor input section with the gas discharged to the case body after that, the sensor body and the sensor input section can be cooled more effectively.
  • a visual sensor used for observing the welding state or controlling welding The sensor protective case according to (10), which can accommodate the visual sensor,
  • An image pickup apparatus comprising: a gas cooling device for cooling a gas flowing into the protective case for a sensor. According to this configuration, the gas cooled by the gas cooling device is allowed to flow into the protective case for the sensor, so that the visual sensor housed in the protective case for the sensor can be cooled.
  • a welding system including the image pickup device, the welding device, the control device, and the welding power supply according to (12).
  • the image pickup device is arranged in the vicinity of the welding torch of the welding device, acquires welding information, and obtains welding information.
  • the welding device includes a device control unit for controlling each part of the welding device.
  • the control device is a welding system characterized in that the welding information input from the image pickup device is output to the welding power source and the device control unit. According to this configuration, the welding device can be controlled based on the welding information acquired by the image pickup device to enable welding with good welding quality.
  • the protective case for the sensor is A case body for accommodating the sensor body and the sensor input unit, and It is provided with a centralized cooling unit that constitutes an independent space in the case body by being partitioned by a partition wall so as to include at least a part of the sensor input unit.
  • the case body has a single or a plurality of first gas inlets for allowing gas to flow into the case body, and a single or multiple first gas outlets for allowing the gas to flow out of the case body.
  • the partition wall is directly or indirectly connected to the first gas inlet, and has a single or a plurality of second gas inlets for allowing the gas to flow into the centralized cooling unit, and the centralized cooling of the gas. It has a single or a plurality of second gas outlets for flowing out from the portion into the case body.
  • a method for cooling a sensor wherein the total flow rate of the gas supplied to the first gas inlet is 100 to 200 L / min. According to this configuration, a sufficient temperature rise suppressing effect can be obtained, so that the sensor main body and the sensor input unit can be efficiently cooled.
  • the case body is directly or indirectly connected to a single or a plurality of third gas inlets for allowing gas to flow into the case body, and the case body is directly or indirectly connected to the third gas inlet.
  • a single or a plurality of third gas outlets for ejecting the gas are further provided on the surface of the wall constituting the wall facing the sensor input portion.
  • the sensor is cooled by using a protective case for a sensor which is used for observing a welding state or controlling welding and can accommodate a sensor having a sensor main body and a sensor input unit, and a control device having a temperature control unit. It is a cooling control method of the sensor for
  • the protective case for the sensor is A case body for accommodating the sensor body and the sensor input unit, and A centralized cooling unit that constitutes an independent space in the case body by being partitioned by a partition wall so as to include at least a part of the sensor input unit.
  • a temperature sensor for measuring the temperature of the sensor is provided.
  • the case body has a single or a plurality of first gas inlets for allowing gas to flow into the case body, and a single or multiple first gas outlets for allowing the gas to flow out of the case body.
  • the partition wall is directly or indirectly connected to the first gas inlet, and has a single or a plurality of second gas inlets for allowing the gas to flow into the centralized cooling unit, and the centralized cooling of the gas. It has a single or a plurality of second gas outlets for flowing out from the portion into the case body.
  • a sensor temperature control step in which the temperature control unit controls cooling information of the gas based on the temperature information, or A sensor cooling control method comprising a temperature control step of generating an alarm when the temperature control unit determines that the temperature information exceeds a predetermined threshold value.
  • the cooling information of the gas is controlled based on the temperature information of the sensor measured by the temperature sensor, or an alarm is generated when it is determined that the temperature information exceeds a predetermined threshold value.
  • the temperature of the sensor can be maintained at an appropriate temperature.
  • the sensor is a visual sensor and is The sensor input unit is a lens of the visual sensor.
  • Sensor unit 20 Imaging device (sensor, visual sensor) 21 Camera body (sensor body) 22 Lens (sensor input section) 30 Sensor protection case 33 Case body 34 Partition wall 35 Centralized cooling unit 37 First gas inlet 38 First gas outlet 39 Second gas inlet 40 Second gas outlet 60 Gas supply mechanism 61 Air filter 62 Vortex cooler (gas) Cooling system) 63 Silencer 71 3rd gas inlet 72 3rd gas outlet 73 Connection path 81 1st partition 82 1st centralized cooling unit 84 2nd partition 85 2nd centralized cooling unit 86 4th gas inlet 87 4th gas outlet 100 Welding system 110 Welding device 111 Welding robot 114 Welding torch 115 Device control unit 120 Control device 130 Welding power supply C Void G Gas

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Abstract

溶接の熱源に近いセンサ入力部を局所的に冷却するとともに、センサ本体をも効果的に冷却可能なセンサ用保護ケースを提供する。センサ用保護ケース（３０）は、センサ本体（２１）及びセンサ入力部（２２）を収容するためのケース本体（３３）と、センサ入力部（２２）の少なくとも一部を含むように隔壁（３４）で仕切られ、ケース本体（３３）内で独立した空間を構成する集中冷却部（３５）と、を備える。ケース本体（３３）は、ガスＧをケース本体（３３）内へ流入させるための第１ガス流入口（３７）と、ガスＧをケース本体（３３）外へ流出させるための第１ガス流出口（３８）と、を有し、隔壁は、第１ガス流入口（３７）と接続され、ガスＧを集中冷却部（３５）へ流入させるための第２ガス流入口（３９）と、ガスＧを集中冷却部（３５）からケース本体（３３）内へ流出させるための第２ガス流出口（４０）と、を有する。

Description

センサ用保護ケース、撮像装置、溶接システム、センサの冷却方法及びセンサの冷却制御方法
　本発明は、センサ用保護ケース、撮像装置、溶接システム、センサの冷却方法及びセンサの冷却制御方法に関する。
　金属や非鉄金属などを母材として用いた構造物の溶接には、非消耗電極式や消耗電極式のガスシールドアーク溶接が用いられている。これらの溶接方法では、一般に溶接トーチを使用し、電極と被溶接物（以下、「ワーク」ともいう。）との間でアークを発生させて、熱により被溶接物を溶かして溶融池を形成しながら、溶接が行われる。また、溶接中はシールドガスで大気を遮断しながら溶接が行われる。
　このガスシールドアーク溶接では、被溶接物の形状、及び溶接中の外乱などにより、アーク安定性や溶滴移行といった溶接状態が変化し、それが溶接品質に対し大きく影響する。このため、溶接状態をセンサによって観察しながら溶接を行い、溶接状態を記録又は溶接条件を制御することが従来から行われている。ここで、溶接状態の観察に用いられるセンサは、一般的に、アークなどの溶接の熱源に近い位置に配置されることが多く、センサの性能や寿命などに大きく影響を及ぼすおそれがあることから、一般的に冷却機構を備える場合が多い。
　例えば特許文献１には、カメラ本体と、カメラ本体に対して着脱自在に取り付けられるレンズ鏡筒とを含むカメラユニットと、カメラ本体を内側に収納するケース本体と、レンズ鏡筒を覆った状態でケース本体に対して着脱自在に取り付けられるレンズカバーとを含むカメラケースとを備え、溶接時の状態を撮像する溶接用撮像装置が開示されている。そして、該溶接用撮像装置は、カメラケースの内側に冷却ガスを流通させることにより、カメラユニットを冷却するカメラ冷却機構を備えている。
日本国特開２０２０－４２２４１号公報
　ところで、溶接状態の観察に用いられるセンサの温度を上昇させる主要因としては、溶接時に発生する熱エネルギーによる輻射熱とセンサ自体の発熱が挙げられる。しかしながら、特許文献１に開示されている溶接用撮像装置は、カメラユニットを冷却するカメラ冷却機構を備えているものの、溶接時に発生する熱エネルギーによる輻射熱に対する冷却については何ら考慮されていない。
　本発明は、前述した課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶接の熱源に近く、輻射熱による影響が大きいセンサ入力部を局所的に冷却するとともに、センサ本体をも効果的に冷却可能な、センサ用保護ケース、撮像装置、溶接システム、センサの冷却方法及びセンサの冷却制御方法を提供することにある。
　本発明の上記目的は、センサ用保護ケースに係る下記［１］又は［２］の構成により達成される。
［１］　溶接状態の観察又は溶接制御に用いられ、センサ本体及びセンサ入力部を有するセンサを収容可能なセンサ用保護ケースであって、
　前記センサ本体及び前記センサ入力部を収容するためのケース本体と、
　前記センサ入力部の少なくとも一部を含むように隔壁で仕切られることで、前記ケース本体内で独立した空間を構成する集中冷却部と、を備え、
　前記ケース本体は、ガスを前記ケース本体内へ流入させるための単一又は複数の第１ガス流入口と、前記ガスを前記ケース本体外へ流出させるための単一又は複数の第１ガス流出口と、を有し、
　前記隔壁は、前記第１ガス流入口と直接的又は間接的に接続され、前記ガスを前記集中冷却部へ流入させるための単一又は複数の第２ガス流入口と、前記ガスを前記集中冷却部から前記ケース本体内へ流出させるための単一又は複数の第２ガス流出口と、を有することを特徴とするセンサ用保護ケース。
［２］　溶接状態の観察又は溶接制御に用いられ、センサ本体及びセンサ入力部を有するセンサを収容可能なセンサ用保護ケースであって、
　前記センサ本体及び前記センサ入力部を収容するためのケース本体と、
　前記センサ入力部の少なくとも一部を含むように第１隔壁で仕切られることで、前記ケース本体内で独立した空間を構成する第１集中冷却部と、
　前記センサ本体の少なくとも一部を含むように第２隔壁で仕切られることで、前記ケース本体内で独立した空間を構成する第２集中冷却部と、を備え、
　前記ケース本体は、ガスを前記ケース本体内へ流入させるための単一又は複数の第１ガス流入口と、前記ガスを前記ケース本体外へ流出させるための単一又は複数の第１ガス流出口と、を有し、
　前記第１隔壁は、前記第１ガス流入口と直接的又は間接的に接続され、前記ガスを前記第１集中冷却部へ流入させるための単一又は複数の第２ガス流入口と、前記ガスを前記第１集中冷却部から前記第２集中冷却部へ流出させるための単一又は複数の第２ガス流出口と、を有し、
　前記第２隔壁は、前記第２ガス流出口と直接的又は間接的に接続され、前記ガスを前記第２集中冷却部へ流入させるための単一又は複数の第４ガス流入口と、前記ガスを前記第２集中冷却部から前記ケース本体内へ流出させるための単一又は複数の第４ガス流出口と、を有することを特徴とするセンサ用保護ケース。
　また、本発明の上記目的は、撮像装置に係る下記［３］の構成により達成される。
［３］　溶接状態の観察又は溶接制御に用いられる視覚センサと、
　前記視覚センサを収容可能な上記［１］又は［２］に記載のセンサ用保護ケースと、
　前記センサ用保護ケース内へ流入させるガスを冷却するためのガス冷却装置と、を備えることを特徴とする撮像装置。
　また、本発明の上記目的は、溶接システムに係る下記［４］の構成により達成される。
［４］　上記［３］に記載の撮像装置と、溶接装置と、制御装置と、溶接電源と、を備える溶接システムであって、
　前記撮像装置は、前記溶接装置の溶接トーチ近傍に配置され、溶接情報を取得し、
　前記溶接装置は、前記溶接装置の各部を制御するための装置制御部を含み、
　前記制御装置は、前記撮像装置から入力された前記溶接情報を、前記溶接電源及び前記装置制御部へ出力することを特徴とする溶接システム。
　また、本発明の上記目的は、センサの冷却方法に係る下記［５］の構成により達成される。
［５］　溶接状態の観察又は溶接制御に用いられ、センサ本体及びセンサ入力部を有するセンサを収容可能なセンサ用保護ケースを用いて、前記センサを冷却するためのセンサの冷却方法であって、
　前記センサ用保護ケースは、
　前記センサ本体及び前記センサ入力部を収容するためのケース本体と、
　前記センサ入力部の少なくとも一部を含むように隔壁で仕切られることで、前記ケース本体内で独立した空間を構成する集中冷却部と、を備え、
　前記ケース本体は、ガスを前記ケース本体内へ流入させるための単一又は複数の第１ガス流入口と、前記ガスを前記ケース本体外へ流出させるための単一又は複数の第１ガス流出口と、を有し、
　前記隔壁は、前記第１ガス流入口と直接的又は間接的に接続され、前記ガスを前記集中冷却部へ流入させるための単一又は複数の第２ガス流入口と、前記ガスを前記集中冷却部から前記ケース本体内へ流出させるための単一又は複数の第２ガス流出口と、を有しており、
　前記第１ガス流入口へ供給する前記ガスの総流量が１００～２００Ｌ／ｍｉｎであることを特徴とするセンサの冷却方法。
　また、本発明の上記目的は、センサの冷却制御方法に係る下記［６］の構成により達成される。
［６］　溶接状態の観察又は溶接制御に用いられ、センサ本体及びセンサ入力部を有するセンサを収容可能なセンサ用保護ケースと、温度制御部を有する制御装置と、を用いて、前記センサを冷却するためのセンサの冷却制御方法であって、
　前記センサ用保護ケースは、
　前記センサ本体及び前記センサ入力部を収容するためのケース本体と、
　前記センサ入力部の少なくとも一部を含むように隔壁で仕切られることで、前記ケース本体内で独立した空間を構成する集中冷却部と、
　前記センサの温度を計測するための温度センサと、を備え、
　前記ケース本体は、ガスを前記ケース本体内へ流入させるための単一又は複数の第１ガス流入口と、前記ガスを前記ケース本体外へ流出させるための単一又は複数の第１ガス流出口と、を有し、
　前記隔壁は、前記第１ガス流入口と直接的又は間接的に接続され、前記ガスを前記集中冷却部へ流入させるための単一又は複数の第２ガス流入口と、前記ガスを前記集中冷却部から前記ケース本体内へ流出させるための単一又は複数の第２ガス流出口と、を有しており、
　前記温度センサによって測定された前記センサの温度情報が、前記温度制御部に入力された後、
　前記温度制御部が、前記温度情報に基づいて前記ガスの冷却情報を制御するセンサ温度制御工程、又は、
　前記温度制御部が、前記温度情報があらかじめ定めたしきい値を超えたと判断する場合にアラームを発生する温度管理工程を備えることを特徴とするセンサの冷却制御方法。
　本発明のセンサ用保護ケース、撮像装置、溶接システム、センサの冷却方法及びセンサの冷却制御方法によれば、ガスによりセンサ入力部などの溶接の熱源の近傍箇所、すなわち輻射熱によって熱量が特に高くなる箇所を局所的に冷却するとともに、センサ本体を効果的に冷却することができる。
図１は、本発明の第１実施形態に係るセンサユニットの部分分解斜視図である。 図２は、図１に示すセンサユニットのＡ－Ａ断面図である。 図３は、図１に示すセンサユニットにガスを供給するガス供給機構の概略模式図である。 図４は、本発明の第２実施形態に係るセンサユニットの横断面図である。 図５は、本発明の第３実施形態に係るセンサユニットの横断面図である。 図６は、本発明の第４実施形態に係るセンサユニットの横断面図である。 図７は、本発明の第５実施形態に係るセンサユニットの横断面図である。 図８は、センサユニットを備える溶接システムの概略構成図である。
　以下、本発明に係るセンサ用保護ケース、撮像装置、溶接システム、センサの冷却方法及びセンサの冷却制御方法に関する各実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下の説明においては、センサとして、ワークの形状や溶接状態などを観察可能な撮像装置、具体的には、カメラなどの視覚センサを例に説明するが、特に視覚センサに限定されるものではない。
［センサユニット］
　撮像装置及びセンサ用保護ケースを備えるセンサユニットに関し、第１～第５実施形態について順に説明する。
（第１実施形態）
　まず、本発明の第１実施形態に係るセンサユニットについて、図１～図３を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係るセンサユニットの部分分解斜視図である。また、図２は、図１に示すセンサユニットのＡ－Ａ断面図である。さらに、図３は、図１に示すセンサユニットにガスを供給するガス供給機構の概略模式図である。
　図１及び図２に示すように、センサユニット１０は、例えばカメラなどの撮像装置２０と、該撮像装置２０を収容するセンサ用保護ケース３０と、を備える。撮像装置２０は、センサ本体であるカメラ本体２１と、該カメラ本体２１の前端に装着されたセンサ入力部であるレンズ２２と、を有しており、溶接部の近傍に配置されて、溶接状態の観察や、溶接制御に用いられる各種の溶接情報を取得する。ここで、撮像装置２０、特に、溶接部の近傍に配置されるレンズ２２は、溶接部からの輻射熱により温度が上昇しやすくなっている。
　センサ用保護ケース３０は、一方の面（図１では上面）に開口部３１を有し、略直方体形状の中空ケースであるケース本体３３を備えるとともに、開口部３１を塞ぐ蓋体３２を更に備える。また、センサ用保護ケース３０は、ケース本体３３において隔壁３４で仕切られることで、ケース本体３３内で独立した空間を構成する集中冷却部３５を備える。なお、集中冷却部３５は、ケース本体３３内で独立した空間を構成するものであれば、必ずしも密閉空間である必要はないが、密閉空間であれば集中冷却部３５内の冷却効果がより高まるため、集中冷却部３５内は密閉空間であることが好ましい。
　ケース本体３３には、センサ本体であるカメラ本体２１及びセンサ入力部であるレンズ２２がそれぞれ収容されている。また、集中冷却部３５には、レンズ２２の一部（図１では、レンズの前端部）が、隔壁３４から集中冷却部３５内に突出して収容されている。なお、カメラ本体２１は、ＣＣＤやＣＭＯＳセンサなどの撮像素子を有し、この撮像素子が受像した光を光電変換して電気信号として出力する。
　ケース本体３３の後壁３６には、ケース本体３３外から供給されるガスＧをケース本体３３内へ流入させるための第１ガス流入口３７と、撮像装置２０を冷却した後におけるガスＧをケース本体３３外へ流出させるための第１ガス流出口３８とが、後壁３６を貫通した状態で設けられている。
　また、ケース本体３３の後壁３６には、撮像装置２０により得られた画像信号などの出力、撮像装置２０への電力の供給、撮像装置２０への制御信号の入力等を行うための接続端子４２が設けられている。
　さらに、集中冷却部３５を構成する隔壁３４には、ケース本体３３内に流入したガスＧを集中冷却部３５へ流入させるための第２ガス流入口３９と、集中冷却部３５内に流入したガスＧを集中冷却部３５からケース本体３３内へ流出させるための第２ガス流出口４０と、が設けられている。
　なお、第１ガス流入口３７と第２ガス流入口３９とは、直接的又は間接的に接続される。図１及び図２で示す第１実施形態は、第１ガス流入口３７と第２ガス流入口３９とが、パイプ４１を介して間接的に接続される例である。第１ガス流入口３７と第２ガス流入口３９とが直接的に接続される例については、図４に示す第２実施形態において説明する。
　そして、第１ガス流入口３７からセンサ用保護ケース３０に供給されたガスＧは、パイプ４１及び第２ガス流入口３９を介して集中冷却部３５へ供給されることで、センサ入力部であるレンズ２２を局所的に冷却する。その後、ガスＧは第２ガス流出口４０から排出されることでケース本体３３内へ流出し、カメラ本体２１を冷却した後、第１ガス流出口３８を介してケース本体３３外に排出される。
　上記の構成によれば、ガスＧによりセンサ入力部であるレンズ２２などの溶接の熱源の近傍箇所、すなわち輻射熱によって熱量が特に高くなる箇所を局所的に冷却するとともに、センサ本体であるカメラ本体２１を効果的に冷却することができる。
　また、第２ガス流出口４０におけるガスＧの噴出方向と、第１ガス流出口３８におけるガスＧの噴出方向とが略同軸上になるように、第１ガス流出口３８及び第２ガス流出口４０が配置されている。そして、第１ガス流出口３８と第２ガス流出口４０との間には、センサ本体であるカメラ本体２１が配置されている。これにより、第２ガス流出口４０から第１ガス流出口３８に向かうガスＧの流れの中に、カメラ本体２１の少なくとも一部が位置するため、カメラ本体２１を効率的に冷却できる。
　なお、第１ガス流出口３８又は第２ガス流出口４０に、エアフィルタ、ファン及びサイレンサーのうち少なくとも一つが設けられることが好ましい。これにより、ガスＧの流れが促進されて冷却能が向上する。また、ガスＧの流出時に発生する騒音を抑制することができる。
　また、集中冷却部３５に関し、第２ガス流入口３９の面積Ｓ１、具体的には実断面積Ｓ１が７．０～２５．０ｍｍ２であり、第２ガス流出口４０の面積Ｓ２、具体的には実断面積Ｓ２が２．０～１５．０ｍｍ２であって、第２ガス流入口３９の面積Ｓ１に対する第２ガス流出口４０の面積Ｓ２の比率Ｓ２／Ｓ１が、０．３０～１．００であることが好ましい。これにより、集中冷却部３５内を流れるガスＧの流量や流速を適切に制御することができ、温度が上昇しやすいセンサ入力部であるレンズ２２を効果的に冷却できる。
　なお、レンズ２２をより効果的に冷却するためには、第２ガス流入口３９の実断面積Ｓ１が８．０～２１．０ｍｍ２であり、第２ガス流出口４０の実断面積Ｓ２が３．０～１４．０ｍｍ２であって、上記比率Ｓ２／Ｓ１が、０．４５～０．８０であることがより好ましく、第２ガス流入口３９の実断面積Ｓ１が９．６～１９．６ｍｍ２であり、第２ガス流出口４０の実断面積Ｓ２が４．９～１２．６ｍｍ２であって、上記比率Ｓ２／Ｓ１が、０．５１～０．６４であることが更に好ましい。
　また、第２ガス流入口３９の面積及び第２ガス流出口４０の面積は、有効断面積で規定することが好ましい。この場合において、第２ガス流入口３９の有効断面積Ａ１が３．０～１０．０ｍｍ２であり、第２ガス流出口４０の有効断面積Ａ２が１．５～７．５ｍｍ２であって、第２ガス流入口３９の有効断面積Ａ１に対する第２ガス流出口４０の有効断面積Ａ２の比率Ａ２／Ａ１が、０．４０～１．００であることが好ましい。
　さらに、レンズ２２をより効果的に冷却するためには、第２ガス流入口３９の有効断面積Ａ１が４．０～９．０ｍｍ２であり、第２ガス流出口４０の有効断面積Ａ２が２．５～５．５ｍｍ２であって、上記比率Ａ２／Ａ１が、０．５０～０．７０であることがより好ましく、０．６０～０．６５であることが更に好ましい。
　集中冷却部３５の前壁５０には、溶接状態を観察するための開口孔５１がレンズ２２の光軸に沿って形成されている。また、前壁５０の側方からは、断面矩形のスリット５２が形成されている。スリット５２には、溶接時に発生するスパッタなどの異物からレンズ２２を保護するための保護ガラス５３が装着されている。
　なお、図２において、保護ガラス５３と集中冷却部３５との間には、前壁５０の一部として壁が構成されているが、該壁を介さず、保護ガラス５３と集中冷却部３５とが直接的に面していてもよい。
　続いて図３は、センサユニットに供給するガスを冷却するためのガス供給機構の概略模式図である。図３に示すように、ガス供給機構６０は、エアフィルタ６１と、ガス冷却装置であるボルテックスクーラー６２と、を備える。そして、工場エアなどの圧縮空気供給源から供給される圧縮空気などの圧縮ガスを、エアフィルタ６１で濾過して異物を除いた後、ボルテックスクーラー６２で所定の温度まで冷却し、冷却エアとして第１ガス流入口３７からセンサ用保護ケース３０に供給する。
　ここで、第１ガス流入口３７へ供給するガスＧの総流量は、１００～２００Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。上記ガスＧの総流量が１００～２００Ｌ／ｍｉｎであることにより、十分な昇温抑制効果が得られるため、センサ本体及びセンサ入力部を効率的に冷却できる。
　図１及び図２に戻り、第１ガス流入口３７に供給されたガスＧは、パイプ４１を介して第２ガス流入口３９に導かれ、集中冷却部３５に供給されて、溶接部からの輻射熱により昇温しやすいセンサ入力部であるレンズ２２を、流速の速いガスＧで効率的に冷却する。
　そして、レンズ２２を冷却した後のガスＧは、第２ガス流出口４０からケース本体３３内に流出し、ケース本体３３に収容されているセンサ本体２１を冷却して、第１ガス流出口３８からセンサ用保護ケース３０の外部に排気される。
　なお、ガスＧには、空気、窒素ガス、不活性ガス、炭酸ガス及びこれらの混合ガスを用いることができ、また、溶接時に使用されるシールドガスを流用してもよい。
　図３に示すように、第１ガス流出口３８にサイレンサー６３を配設しておけば、排気音が消音されるため、ガス供給機構６０を静粛に作動することができる。また、第１ガス流出口３８又は第２ガス流出口４０には、いずれも不図示のエアフィルタやファンなどを配設するようにしてもよい。さらに、第１ガス流入口３７又は第２ガス流入口３９にエアフィルタや除湿装置を設け、ケース本体３３や集中冷却部３５への粉塵や湿気の流入を防止すれば冷却効率が更に向上する。
　なお、センサ用保護ケース３０は、溶接部からの輻射熱が作用するため、高耐熱性の素材で形成するのがよく、耐熱性及び難燃性を有した樹脂などとするのが好ましい。また、熱伝導性が高く、軽量なアルミニウム合金やマグネシウム合金などの非鉄金属、金属を用いてもよい。さらに、センサ用保護ケース３０の色は、輻射熱の反射効率が高い白色系とするのが好ましい。
　また、図１～図３に示すように本実施形態では、第１ガス流入口３７、第１ガス流出口３８、第２ガス流入口３９及び第２ガス流出口４０は、それぞれ単一のものとして説明したが、複数個で構成されるものであってもよい。なお、上記で説明した第１ガス流入口３７へ供給するガスＧの総流量とは、第１ガス流入口３７が複数個から構成される場合には、各第１ガス流入口３７へ供給されるガスＧの合計量を意味する。
（第２実施形態）
　本発明の第２実施形態に係るセンサユニットについて、図４を参照して説明する。図４は、第２実施形態であるセンサユニットの横断面図である。本実施形態のセンサユニット１０は、第１ガス流入口３７と第２ガス流入口３９とが直接的に接続される例である。
　第１ガス流入口３７は、ケース本体３３の側壁４６を貫通しており、該側壁４６から直接的に集中冷却部３５に連通して設けられている。これにより、集中冷却部３５に供給するガスＧの経路を短縮することができ、集中冷却部３５の冷却効率を向上させることができる。
　その他の部分については、上記第１実施形態に係るセンサユニットと同様であるため、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。なお、以下に説明する各実施形態においても、変更部分について主に説明し、同一部分には同一符号又は相当符号を付して説明を簡略化又は省略する。
（第３実施形態）
　本発明の第３実施形態に係るセンサユニットについて、図５を参照して説明する。図５は、第３実施形態であるセンサユニットの横断面図である。本実施形態のセンサユニット１０は、第１ガス流入口３７と第２ガス流入口３９とが間接的に接続される例である。
　具体的には、第１ガス流入口３７と第２ガス流入口３９とを接続するガス流路４５が、センサ用保護ケース３０の側壁４６と、該側壁４６に沿って平行に設けられた第２側壁４７との間に形成された空隙Ｃによって形成されている。すなわち、センサ用保護ケース３０の側壁４６と第２側壁４７とにより２重構造を構成し、それらの間に空隙Ｃを有する。
　このように、ガス流路４５をセンサ用保護ケース３０の側壁４６に沿う２重構造として構成し、ガス流路４５にガスＧを流すことでセンサ用保護ケース３０自体を冷却することができ、センサユニット１０全体の冷却効率が高まる。
　なお、センサ用保護ケース３０における２重構造を備える面は、溶接部に対向させて配置するのが好ましい。これにより、輻射熱によるセンサ用保護ケース３０の昇温を抑制できる。
　なお、本実施形態において空隙Ｃは、第１ガス流入口３７と第２ガス流入口３９にそれぞれ接続されているが、後述する第４実施形態に示すように、第３ガス流入口７１と第３ガス流出口７２にそれぞれ接続されるような構成を採用することもできる。
（第４実施形態）
　本発明の第４実施形態に係るセンサユニットについて、図６を参照して説明する。図６は、第４実施形態であるセンサユニットの横断面図である。本実施形態のセンサユニット１０は、センサ用保護ケース３０の側壁４６及び集中冷却部３５の前壁５０に沿って、断面略Ｌ字形の第３側壁４８が設けられている。そして、側壁４６、前壁５０及び第３側壁４８との間に形成された略Ｌ字形の空隙Ｃによって、略Ｌ字形のガス流路４９が形成されている。
　ケース本体３３の後壁３６側となるガス流路４９の一端には、第３ガス流入口７１が設けられ、前壁５０側となるガス流路４９の他端には、第３ガス流出口７２が設けられている。そして、不図示のガス供給源から供給されたガスＧは、第３ガス流入口７１からガス流路４９に供給され、ケース本体３３を構成する壁のうちセンサ入力部であるレンズ２２が臨む面、すなわち集中冷却部３５の前面側に設けられた保護ガラス５３に対して吐出され、保護ガラス５３の前面にエアカーテンを形成する。
　このように、ガスＧのエアカーテンにより保護ガラス５３を保護するともに冷却し、更に第２ガス流入口３９から集中冷却部３５に供給されるガスＧにより撮像装置２０の入力部であるレンズ２２を冷却することで、センサユニット１０を効果的に冷却できる。また、レンズ２２が臨む面に対し、ヒュームやスパッタの付着を抑制することができる。
　ここで、第３ガス流入口７１へ供給するガスＧの総流量は、１００～２００Ｌ／ｍｉｎであることが好ましい。上記ガスＧの総流量が１００～２００Ｌ／ｍｉｎであることにより、エアカーテン効果により、レンズ２２が臨む面を保護するとともに、十分な昇温抑制効果によってレンズ２２への輻射熱の影響を抑制できる。
　なお、エアカーテンの吐出方向は、溶接部に対して逆方向に吐出するのがよい。これにより、エアカーテンを構成するガスＧがシールドガスの作動に及ぼす影響を抑制できる。また、第３ガス流入口７１及び第３ガス流出口７２は、図６に示すようにセンサ用保護ケース３０の内部に配設されてもよいが、センサ用保護ケース３０の外部に独立して配設されてもよい。
　さらに、第１ガス流出口３８と第３ガス流入口７１とを、図６に破線で示す接続路７３で直接的又は間接的に接続し、撮像装置２０を冷却した後のガスＧを第３ガス流出口７２から集中冷却部３５の前面に設けられた保護ガラス５３に向けて吐出して、保護ガラス５３の前面にエアカーテンを形成するようにしてもよい。これにより、冷却用としてのガスＧとエアカーテン形成用としてのガスＧを使いまわすことで、ガスＧを有効に活用することができる。
（第５実施形態）
　本発明の第５実施形態に係るセンサユニットについて、図７を参照して説明する。図７は、第５実施形態であるセンサユニットの横断面図である。本実施形態のセンサユニット１０は、ケース本体３３において、センサ入力部であるレンズ２２を冷却するための第１集中冷却部８２に加え、センサ本体であるカメラ本体２１を冷却するための第２集中冷却部８５が設けられている。
　具体的に、センサ用保護ケース３０は、ケース本体３３において第１隔壁８１で仕切られることで、ケース本体３３内で独立した空間を構成する第１集中冷却部８２を備える。なお、第１集中冷却部８２には、レンズ２２の一部（図７では、レンズの前端部）が、第１隔壁８１から第１集中冷却部８２内に突出して収容されている。
　また、第１集中冷却部８２を構成する第１隔壁８１には、ケース本体３３内に流入したガスＧを第１集中冷却部８２へ流入させるための第２ガス流入口３９と、第１集中冷却部８２内に流入したガスＧを第１集中冷却部８２から第２集中冷却部８５へ流出させるための第２ガス流出口４０と、が設けられている。
　なお本実施形態において、第１ガス流入口３７と第２ガス流入口３９とは、パイプ８３を介して間接的に接続されているが、第１ガス流入口３７と第２ガス流入口３９とが直接的に接続されるものであってもよい。
　さらに、センサ用保護ケース３０は、ケース本体３３において第２隔壁８４で仕切られることで、ケース本体３３内で独立した空間を構成する第２集中冷却部８５を備える。なお、第２集中冷却部８５には、カメラ本体２１の一部（図７では、カメラ本体２１の側部）が、第２隔壁８４から第２集中冷却部８５内に突出して収容されている。
　また、第２集中冷却部８５を構成する第２隔壁８４には、第１集中冷却部８２から流出したガスＧを第２集中冷却部８５へ流入させるための第４ガス流入口８６と、第２集中冷却部８５内に流入したガスＧを第２集中冷却部８５からケース本体３３内へ流出させるための第４ガス流出口８７と、が設けられている。
　なお本実施形態において、第２ガス流出口４０と第４ガス流入口８６とは、パイプ８８を介して間接的に接続されているが、第２ガス流出口４０と第４ガス流入口８６とが直接的に接続されるものであってもよい。
　そして、第１ガス流入口３７からセンサ用保護ケース３０に供給されたガスＧは、パイプ８３及び第２ガス流入口３９を介して第１集中冷却部８２へ供給されることで、センサ入力部であるレンズ２２を局所的に冷却する。続いて、ガスＧは第２ガス流出口４０から排出され、パイプ８８及び第４ガス流入口８６を介して第２集中冷却部８５に供給されることで、センサ本体であるカメラ本体２１を局所的に冷却する。その後、ガスＧは第４ガス流出口８７から排出されることでケース本体３３内へ流出し、カメラ本体２１及びレンズ２２を更に冷却した後、第１ガス流出口３８を介してケース本体３３外に排出される。
　上記の構成によれば、ガスＧによりセンサ入力部であるレンズ２２などの溶接の熱源の近傍箇所、すなわち輻射熱によって熱量が特に高くなる箇所を局所的に冷却するとともに、センサ本体であるカメラ本体２１も局所的に冷却することができる。また、その後にケース本体３３に排出されるガスＧにより、カメラ本体２１及びレンズ２２を更に冷却することで、カメラ本体２１及びレンズ２２をより効果的に冷却することができる。
　なお、第１実施形態で説明したものと同様に、第１集中冷却部８２及び第２集中冷却部８５は、ケース本体３３内で独立した空間を構成するものであれば、必ずしも密閉空間である必要はないが、密閉空間であれば第１集中冷却部８２及び第２集中冷却部８５内の冷却効果がより高まるため、第１集中冷却部８２及び第２集中冷却部８５はそれぞれ密閉空間であることが好ましい。
　また、図示は省略するが、第５実施形態に係るセンサユニット１０の変形例として、第１ガス流入口３７から供給されたガスＧをパイプなどを介して２つに分岐させ、第１集中冷却部８２及び第２集中冷却部８５のそれぞれに直接送り込むようにしてもよい。
［溶接システム］
　上記のセンサユニット１０を備える溶接システムについて、図８を参照して説明する。溶接システム１００は、図８に示すように、溶接装置１１０、撮像装置２０、制御装置１２０及び溶接電源１３０を含んで構成される。
　溶接装置１１０は、溶接ロボット１１１と、ワイヤ送給装置１１２から溶接ワイヤ１１３が送給される溶接トーチ１１４と、装置制御部１１５とを備え、装置制御部１１５からの指令に基づいて溶接ロボット１１１の各部の作動、ワイヤ送給速度などを制御してワークＷを溶接する。溶接ロボット１１１は、６軸ロボット、可搬型溶接ロボット、専用機などの全ての溶接ロボットを含む。
　撮像装置２０は、第１実施形態で説明したように、センサ用保護ケース３０内に収容されているカメラ本体２１及びレンズ２２を備える。また、撮像装置２０は、ガス冷却装置であるボルテックスクーラー６２を備えるガス供給機構６０（図３参照）から、センサ用保護ケース３０にガスＧが供給されて冷却されている。センサ用保護ケース３０内には、さらに、撮像装置２０の温度を計測するための温度センサ（図示せず）を備え、レンズ２２の裏面、レンズ２２の側面及びカメラ本体２１のうち少なくとも一つの温度を測定し、温度情報を制御装置１２０に出力する。
　撮像装置２０は、溶接装置１１０の溶接トーチ１１４近傍に配置されており、取得した画像データや撮像装置２０の各部の温度などの各種溶接情報を制御装置１２０に出力する。
　制御装置１２０は、撮像装置２０から取得した各種溶接情報に基づいて指令信号を装置制御部１１５、溶接電源１３０などに出力する。また、制御装置１２０は、不図示の温度制御部を備え、温度センサから入力された温度情報に基づいてセンサ温度制御工程を実施することでガス流量及びガス温度などのガスＧの冷却情報を制御する。また、温度センサから入力された温度情報が、あらかじめ定めたしきい値を超えたと判断する場合には、アラームを発生する温度管理工程を実施する。
　これにより、温度センサによって測定されたセンサの温度情報に基づいてガスの冷却情報を制御し、又は、温度情報があらかじめ定めたしきい値を超えたと判断する場合、アラームを発生するため、センサの温度を適正な温度に維持できる。
　溶接電源１３０は、装置制御部１１５からの指令に基づいて溶接ワイヤ１１３及びワークＷに電力を供給して、溶接ワイヤ１１３及びワークＷ間にアークを発生させる。
　なお、本発明は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜、変形、改良、等が可能である。例えば、本発明においては、センサとして撮像装置を採用した例について説明したが、これに限定されるものではなく、センサとして、レーザ光を利用してワークの状態、ワークの形状、あるいは検出部からワークＷまでの距離を測定するレーザ装置であってもよい。
　以上のとおり、本明細書には次の事項が開示されている。
（１）　溶接状態の観察又は溶接制御に用いられ、センサ本体及びセンサ入力部を有するセンサを収容可能なセンサ用保護ケースであって、
　前記センサ本体及び前記センサ入力部を収容するためのケース本体と、
　前記センサ入力部の少なくとも一部を含むように隔壁で仕切られることで、前記ケース本体内で独立した空間を構成する集中冷却部と、を備え、
　前記ケース本体は、ガスを前記ケース本体内へ流入させるための単一又は複数の第１ガス流入口と、前記ガスを前記ケース本体外へ流出させるための単一又は複数の第１ガス流出口と、を有し、
　前記隔壁は、前記第１ガス流入口と直接的又は間接的に接続され、前記ガスを前記集中冷却部へ流入させるための単一又は複数の第２ガス流入口と、前記ガスを前記集中冷却部から前記ケース本体内へ流出させるための単一又は複数の第２ガス流出口と、を有することを特徴とするセンサ用保護ケース。
　この構成によれば、ガスによりセンサ入力部などの溶接の熱源の近傍箇所、すなわち輻射熱によって熱量が特に高くなる箇所を局所的に冷却するとともに、センサ本体を効果的に冷却することができる。
（２）　前記第２ガス流出口における前記ガスの噴出方向と、前記第１ガス流出口における前記ガスの噴出方向とが略同軸上になるように、前記第１ガス流出口及び前記第２ガス流出口が配置され、
　前記第１ガス流出口と前記第２ガス流出口との間に前記センサ本体が配置されることを特徴とする（１）に記載のセンサ用保護ケース。
　この構成によれば、第２ガス流出口から第１ガス流出口に向かうガスの流れの中にセンサ本体の少なくとも一部が位置するため、センサ本体を効率的に冷却できる。
（３）　前記第１ガス流出口又は前記第２ガス流出口に、エアフィルタ、ファン及びサイレンサーのうち少なくとも一つが設けられることを特徴とする（１）又は（２）に記載のセンサ用保護ケース。
　この構成によれば、ガスの流れが促進されて冷却能が向上する。また、ガスＧの流出時に発生する騒音を抑制することができる。
（４）　前記第１ガス流入口又は前記第２ガス流入口に、エアフィルタ又は除湿装置が設けられることを特徴とする（１）～（３）のいずれか１つに記載のセンサ用保護ケース。
　この構成によれば、ケース本体や集中冷却部への粉塵や湿気の流入を防止することで、冷却効率が更に向上する。
（５）　前記第２ガス流入口のＳ１が７．０～２５．０ｍｍ２であり、前記第２ガス流出口の面積Ｓ２が２．０～１５．０ｍｍ２であって、前記第２ガス流入口の面積Ｓ１に対する前記第２ガス流出口の面積Ｓ２の比率Ｓ２／Ｓ１が、０．３０～１．００であることを特徴とする（１）～（４）のいずれか１つに記載のセンサ用保護ケース。
　この構成によれば、集中冷却部内を流れるガスの流量や流速を適切に制御することができ、温度が上昇しやすいセンサ入力部であるレンズを効果的に冷却できる。
（６）　前記ケース本体は、前記ケース本体を構成する壁のうち少なくとも一面が空隙を有する２重構造を有し、
　前記空隙は、前記ガスを流通させるために、前記第１ガス流入口及び前記第２ガス流入口と接続されていることを特徴とする（１）～（５）のいずれか１つに記載のセンサ用保護ケース。
　この構成によれば、ガス流路をセンサ用保護ケースの側壁に沿う２重構造として構成し、ガス流路にガスを流すことでセンサ用保護ケース自体を冷却することができ、センサユニット全体の冷却効率が高まる。
（７）　前記ケース本体は、ガスを前記ケース本体内へ流入させるための単一又は複数の第３ガス流入口と、前記第３ガス流入口と直接的又は間接的に接続され、前記ケース本体を構成する壁のうち前記センサ入力部が臨む面に対し、前記ガスを噴出させるための単一又は複数の第３ガス流出口と、を更に備えることを特徴とする（１）～（６）のいずれか１つに記載のセンサ用保護ケース。
　この構成によれば、センサ入力部が臨む面に対してガスによるエアカーテンを形成し、センサ入力部を保護するとともに冷却して、センサ入力部への影響を抑制することができる。また、センサ入力部が臨む面に対し、ヒュームやスパッタの付着を抑制することができる。
（８）　前記第１ガス流出口と前記第３ガス流入口とを直接的又は間接的に接続することを特徴とする（７）に記載のセンサ用保護ケース。
　この構成によれば、冷却用としてのガスとエアカーテン形成用としてのガスを使いまわすことで、ガスを有効に活用することができる。
（９）　前記ケース本体は、前記ケース本体を構成する壁のうち少なくとも一面が空隙を有する２重構造を有し、
　前記空隙は、前記ガスを流通させるために、前記第３ガス流入口及び前記第３ガス流出口と接続されていることを特徴とする（７）又は（８）に記載のセンサ用保護ケース。
　この構成によれば、ガス流路をセンサ用保護ケースの側壁に沿う２重構造として構成し、ガス流路にガスを流すことでセンサ用保護ケース自体を冷却することができ、センサユニット全体の冷却効率が高まる。
（１０）　前記センサは視覚センサであって、前記センサ入力部は、前記視覚センサのレンズであることを特徴とする（１）～（９）のいずれか１つに記載のセンサ用保護ケース。
　この構成によれば、視覚センサによって溶接状態を画像として観察できる。
（１１）　溶接状態の観察又は溶接制御に用いられ、センサ本体及びセンサ入力部を有するセンサを収容可能なセンサ用保護ケースであって、
　前記センサ本体及び前記センサ入力部を収容するためのケース本体と、
　前記センサ入力部の少なくとも一部を含むように第１隔壁で仕切られることで、前記ケース本体内で独立した空間を構成する第１集中冷却部と、
　前記センサ本体の少なくとも一部を含むように第２隔壁で仕切られることで、前記ケース本体内で独立した空間を構成する第２集中冷却部と、を備え、
　前記ケース本体は、ガスを前記ケース本体内へ流入させるための単一又は複数の第１ガス流入口と、前記ガスを前記ケース本体外へ流出させるための単一又は複数の第１ガス流出口と、を有し、
　前記第１隔壁は、前記第１ガス流入口と直接的又は間接的に接続され、前記ガスを前記第１集中冷却部へ流入させるための単一又は複数の第２ガス流入口と、前記ガスを前記第１集中冷却部から前記第２集中冷却部へ流出させるための単一又は複数の第２ガス流出口と、を有し、
　前記第２隔壁は、前記第２ガス流出口と直接的又は間接的に接続され、前記ガスを前記第２集中冷却部へ流入させるための単一又は複数の第４ガス流入口と、前記ガスを前記第２集中冷却部から前記ケース本体内へ流出させるための単一又は複数の第４ガス流出口と、を有することを特徴とするセンサ用保護ケース。
　この構成によれば、ガスによりセンサ入力部などの溶接の熱源の近傍箇所、すなわち輻射熱によって熱量が特に高くなる箇所を局所的に冷却するとともに、センサ本体も局所的に冷却することができる。また、その後にケース本体に排出されるガスにより、センサ本体及びセンサ入力部を更に冷却することで、センサ本体及びセンサ入力部をより効果的に冷却することができる。
（１２）　溶接状態の観察又は溶接制御に用いられる視覚センサと、
　前記視覚センサを収容可能な（１０）に記載のセンサ用保護ケースと、
　前記センサ用保護ケース内へ流入させるガスを冷却するためのガス冷却装置と、を備えることを特徴とする撮像装置。
　この構成によれば、ガス冷却装置で冷却されたガスを、センサ用保護ケース内に流入させることで、センサ用保護ケース内に収容された視覚センサを冷却できる。
（１３）　（１２）に記載の撮像装置と、溶接装置と、制御装置と、溶接電源と、を備える溶接システムであって、
　前記撮像装置は、前記溶接装置の溶接トーチ近傍に配置され、溶接情報を取得し、
　前記溶接装置は、前記溶接装置の各部を制御するための装置制御部を含み、
　前記制御装置は、前記撮像装置から入力された前記溶接情報を、前記溶接電源及び前記装置制御部へ出力することを特徴とする溶接システム。
　この構成によれば、撮像装置により取得した溶接情報に基づいて溶接装置を制御して良好な溶接品質の溶接が可能となる。
（１４）　溶接状態の観察又は溶接制御に用いられ、センサ本体及びセンサ入力部を有するセンサを収容可能なセンサ用保護ケースを用いて、前記センサを冷却するためのセンサの冷却方法であって、
　前記センサ用保護ケースは、
　前記センサ本体及び前記センサ入力部を収容するためのケース本体と、
　前記センサ入力部の少なくとも一部を含むように隔壁で仕切られることで、前記ケース本体内で独立した空間を構成する集中冷却部と、を備え、
　前記ケース本体は、ガスを前記ケース本体内へ流入させるための単一又は複数の第１ガス流入口と、前記ガスを前記ケース本体外へ流出させるための単一又は複数の第１ガス流出口と、を有し、
　前記隔壁は、前記第１ガス流入口と直接的又は間接的に接続され、前記ガスを前記集中冷却部へ流入させるための単一又は複数の第２ガス流入口と、前記ガスを前記集中冷却部から前記ケース本体内へ流出させるための単一又は複数の第２ガス流出口と、を有しており、
　前記第１ガス流入口へ供給する前記ガスの総流量が１００～２００Ｌ／ｍｉｎであることを特徴とするセンサの冷却方法。
　この構成によれば、十分な昇温抑制効果が得られるため、センサ本体及びセンサ入力部を効率的に冷却できる。
（１５）　前記ケース本体は、ガスを前記ケース本体内へ流入させるための単一又は複数の第３ガス流入口と、前記第３ガス流入口と直接的又は間接的に接続され、前記ケース本体を構成する壁のうち前記センサ入力部が臨む面に対し、前記ガスを噴出させるための単一又は複数の第３ガス流出口と、を更に備え、
　前記第３ガス流入口へ供給する前記ガスの総流量が１００～２００Ｌ／ｍｉｎであることを特徴とする（１４）に記載のセンサの冷却方法。
　この構成によれば、エアカーテン効果により、センサ入力部が臨む面を保護するとともに、十分な昇温抑制効果によってセンサ入力部への輻射熱の影響を抑制できる。
（１６）　溶接状態の観察又は溶接制御に用いられ、センサ本体及びセンサ入力部を有するセンサを収容可能なセンサ用保護ケースと、温度制御部を有する制御装置と、を用いて、前記センサを冷却するためのセンサの冷却制御方法であって、
　前記センサ用保護ケースは、
　前記センサ本体及び前記センサ入力部を収容するためのケース本体と、
　前記センサ入力部の少なくとも一部を含むように隔壁で仕切られることで、前記ケース本体内で独立した空間を構成する集中冷却部と、
　前記センサの温度を計測するための温度センサと、を備え、
　前記ケース本体は、ガスを前記ケース本体内へ流入させるための単一又は複数の第１ガス流入口と、前記ガスを前記ケース本体外へ流出させるための単一又は複数の第１ガス流出口と、を有し、
　前記隔壁は、前記第１ガス流入口と直接的又は間接的に接続され、前記ガスを前記集中冷却部へ流入させるための単一又は複数の第２ガス流入口と、前記ガスを前記集中冷却部から前記ケース本体内へ流出させるための単一又は複数の第２ガス流出口と、を有しており、
　前記温度センサによって測定された前記センサの温度情報が、前記温度制御部に入力された後、
　前記温度制御部が、前記温度情報に基づいて前記ガスの冷却情報を制御するセンサ温度制御工程、又は、
　前記温度制御部が、前記温度情報があらかじめ定めたしきい値を超えたと判断する場合にアラームを発生する温度管理工程を備えることを特徴とするセンサの冷却制御方法。
　この構成によれば、温度センサによって測定されたセンサの温度情報に基づいてガスの冷却情報を制御し、又は、温度情報があらかじめ定めたしきい値を超えたと判断する場合、アラームを発生するため、センサの温度を適正な温度に維持できる。
（１７）　前記センサは視覚センサであり、
　前記センサ入力部は、前記視覚センサのレンズであり、
　前記温度センサは、前記レンズの裏面、前記レンズの側面及び前記センサ本体のうち少なくとも一つの温度を測定することを特徴とする（１６）に記載のセンサの冷却制御方法。
　この構成によれば、レンズ及びセンサ本体を適正な温度に維持できる。
（１８）　前記冷却情報は、前記ガスのガス流量及びガス温度のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする（１６）又は（１７）に記載のセンサの冷却制御方法。
　この構成によれば、センサを効率的に冷却できる。
　以上、図面を参照しながら各種の実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例又は修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。また、発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上記実施の形態における各構成要素を任意に組み合わせてもよい。
　なお、本出願は、２０２０年１０月５日出願の日本特許出願（特願２０２０－１６８５４０）に基づくものであり、その内容は本出願の中に参照として援用される。
１０　　センサユニット
２０　　撮像装置（センサ、視覚センサ）
２１　　カメラ本体（センサ本体）
２２　　レンズ（センサ入力部）
３０　　センサ用保護ケース
３３　　ケース本体
３４　　隔壁
３５　　集中冷却部
３７　　第１ガス流入口
３８　　第１ガス流出口
３９　　第２ガス流入口
４０　　第２ガス流出口
６０　　ガス供給機構
６１　　エアフィルタ
６２　　ボルテックスクーラー（ガス冷却装置）
６３　　サイレンサー
７１　　第３ガス流入口
７２　　第３ガス流出口
７３　　接続路
８１　　第１隔壁
８２　　第１集中冷却部
８４　　第２隔壁
８５　　第２集中冷却部
８６　　第４ガス流入口
８７　　第４ガス流出口
１００　溶接システム
１１０　溶接装置
１１１　溶接ロボット
１１４　溶接トーチ
１１５　装置制御部
１２０　制御装置
１３０　溶接電源
Ｃ　　　空隙
Ｇ　　　ガス

Claims (23)

  1. 　溶接状態の観察又は溶接制御に用いられ、センサ本体及びセンサ入力部を有するセンサを収容可能なセンサ用保護ケースであって、
    　前記センサ本体及び前記センサ入力部を収容するためのケース本体と、
    　前記センサ入力部の少なくとも一部を含むように隔壁で仕切られることで、前記ケース本体内で独立した空間を構成する集中冷却部と、を備え、
    　前記ケース本体は、ガスを前記ケース本体内へ流入させるための単一又は複数の第１ガス流入口と、前記ガスを前記ケース本体外へ流出させるための単一又は複数の第１ガス流出口と、を有し、
    　前記隔壁は、前記第１ガス流入口と直接的又は間接的に接続され、前記ガスを前記集中冷却部へ流入させるための単一又は複数の第２ガス流入口と、前記ガスを前記集中冷却部から前記ケース本体内へ流出させるための単一又は複数の第２ガス流出口と、を有することを特徴とするセンサ用保護ケース。
  2. 　前記第２ガス流出口における前記ガスの噴出方向と、前記第１ガス流出口における前記ガスの噴出方向とが略同軸上になるように、前記第１ガス流出口及び前記第２ガス流出口が配置され、
    　前記第１ガス流出口と前記第２ガス流出口との間に前記センサ本体が配置されることを特徴とする請求項１に記載のセンサ用保護ケース。
  3. 　前記第１ガス流出口又は前記第２ガス流出口に、エアフィルタ、ファン及びサイレンサーのうち少なくとも一つが設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ用保護ケース。
  4. 　前記第１ガス流入口又は前記第２ガス流入口に、エアフィルタ又は除湿装置が設けられることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ用保護ケース。
  5. 　前記第２ガス流入口のＳ１が７．０～２５．０ｍｍ２であり、前記第２ガス流出口の面積Ｓ２が２．０～１５．０ｍｍ２であって、前記第２ガス流入口の面積Ｓ１に対する前記第２ガス流出口の面積Ｓ２の比率Ｓ２／Ｓ１が、０．３０～１．００であることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ用保護ケース。
  6. 　前記ケース本体は、前記ケース本体を構成する壁のうち少なくとも一面が空隙を有する２重構造を有し、
    　前記空隙は、前記ガスを流通させるために、前記第１ガス流入口及び前記第２ガス流入口と接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ用保護ケース。
  7. 　前記ケース本体は、ガスを前記ケース本体内へ流入させるための単一又は複数の第３ガス流入口と、前記第３ガス流入口と直接的又は間接的に接続され、前記ケース本体を構成する壁のうち前記センサ入力部が臨む面に対し、前記ガスを噴出させるための単一又は複数の第３ガス流出口と、を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ用保護ケース。
  8. 　前記ケース本体は、ガスを前記ケース本体内へ流入させるための単一又は複数の第３ガス流入口と、前記第３ガス流入口と直接的又は間接的に接続され、前記ケース本体を構成する壁のうち前記センサ入力部が臨む面に対し、前記ガスを噴出させるための単一又は複数の第３ガス流出口と、を更に備えることを特徴とする請求項６に記載のセンサ用保護ケース。
  9. 　前記第１ガス流出口と前記第３ガス流入口とを直接的又は間接的に接続することを特徴とする請求項７に記載のセンサ用保護ケース。
  10. 　前記第１ガス流出口と前記第３ガス流入口とを直接的又は間接的に接続することを特徴とする請求項８に記載のセンサ用保護ケース。
  11. 　前記ケース本体は、前記ケース本体を構成する壁のうち少なくとも一面が空隙を有する２重構造を有し、
    　前記空隙は、前記ガスを流通させるために、前記第３ガス流入口及び前記第３ガス流出口と接続されていることを特徴とする請求項７に記載のセンサ用保護ケース。
  12. 　前記ケース本体は、前記ケース本体を構成する壁のうち少なくとも一面が空隙を有する２重構造を有し、
    　前記空隙は、前記ガスを流通させるために、前記第３ガス流入口及び前記第３ガス流出口と接続されていることを特徴とする請求項８に記載のセンサ用保護ケース。
  13. 　前記ケース本体は、前記ケース本体を構成する壁のうち少なくとも一面が空隙を有する２重構造を有し、
    　前記空隙は、前記ガスを流通させるために、前記第３ガス流入口及び前記第３ガス流出口と接続されていることを特徴とする請求項９に記載のセンサ用保護ケース。
  14. 　前記ケース本体は、前記ケース本体を構成する壁のうち少なくとも一面が空隙を有する２重構造を有し、
    　前記空隙は、前記ガスを流通させるために、前記第３ガス流入口及び前記第３ガス流出口と接続されていることを特徴とする請求項１０に記載のセンサ用保護ケース。
  15. 　前記センサは視覚センサであって、前記センサ入力部は、前記視覚センサのレンズであることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ用保護ケース。
  16. 　溶接状態の観察又は溶接制御に用いられ、センサ本体及びセンサ入力部を有するセンサを収容可能なセンサ用保護ケースであって、
    　前記センサ本体及び前記センサ入力部を収容するためのケース本体と、
    　前記センサ入力部の少なくとも一部を含むように第１隔壁で仕切られることで、前記ケース本体内で独立した空間を構成する第１集中冷却部と、
    　前記センサ本体の少なくとも一部を含むように第２隔壁で仕切られることで、前記ケース本体内で独立した空間を構成する第２集中冷却部と、を備え、
    　前記ケース本体は、ガスを前記ケース本体内へ流入させるための単一又は複数の第１ガス流入口と、前記ガスを前記ケース本体外へ流出させるための単一又は複数の第１ガス流出口と、を有し、
    　前記第１隔壁は、前記第１ガス流入口と直接的又は間接的に接続され、前記ガスを前記第１集中冷却部へ流入させるための単一又は複数の第２ガス流入口と、前記ガスを前記第１集中冷却部から前記第２集中冷却部へ流出させるための単一又は複数の第２ガス流出口と、を有し、
    　前記第２隔壁は、前記第２ガス流出口と直接的又は間接的に接続され、前記ガスを前記第２集中冷却部へ流入させるための単一又は複数の第４ガス流入口と、前記ガスを前記第２集中冷却部から前記ケース本体内へ流出させるための単一又は複数の第４ガス流出口と、を有することを特徴とするセンサ用保護ケース。
  17. 　溶接状態の観察又は溶接制御に用いられる視覚センサと、
    　前記視覚センサを収容可能な請求項１５に記載のセンサ用保護ケースと、
    　前記センサ用保護ケース内へ流入させるガスを冷却するためのガス冷却装置と、を備えることを特徴とする撮像装置。
  18. 　請求項１７に記載の撮像装置と、溶接装置と、制御装置と、溶接電源と、を備える溶接システムであって、
    　前記撮像装置は、前記溶接装置の溶接トーチ近傍に配置され、溶接情報を取得し、
    　前記溶接装置は、前記溶接装置の各部を制御するための装置制御部を含み、
    　前記制御装置は、前記撮像装置から入力された前記溶接情報を、前記溶接電源及び前記装置制御部へ出力することを特徴とする溶接システム。
  19. 　溶接状態の観察又は溶接制御に用いられ、センサ本体及びセンサ入力部を有するセンサを収容可能なセンサ用保護ケースを用いて、前記センサを冷却するためのセンサの冷却方法であって、
    　前記センサ用保護ケースは、
    　前記センサ本体及び前記センサ入力部を収容するためのケース本体と、
    　前記センサ入力部の少なくとも一部を含むように隔壁で仕切られることで、前記ケース本体内で独立した空間を構成する集中冷却部と、を備え、
    　前記ケース本体は、ガスを前記ケース本体内へ流入させるための単一又は複数の第１ガス流入口と、前記ガスを前記ケース本体外へ流出させるための単一又は複数の第１ガス流出口と、を有し、
    　前記隔壁は、前記第１ガス流入口と直接的又は間接的に接続され、前記ガスを前記集中冷却部へ流入させるための単一又は複数の第２ガス流入口と、前記ガスを前記集中冷却部から前記ケース本体内へ流出させるための単一又は複数の第２ガス流出口と、を有しており、
    　前記第１ガス流入口へ供給する前記ガスの総流量が１００～２００Ｌ／ｍｉｎであることを特徴とするセンサの冷却方法。
  20. 　前記ケース本体は、ガスを前記ケース本体内へ流入させるための単一又は複数の第３ガス流入口と、前記第３ガス流入口と直接的又は間接的に接続され、前記ケース本体を構成する壁のうち前記センサ入力部が臨む面に対し、前記ガスを噴出させるための単一又は複数の第３ガス流出口と、を更に備え、
    　前記第３ガス流入口へ供給する前記ガスの総流量が１００～２００Ｌ／ｍｉｎであることを特徴とする請求項１９に記載のセンサの冷却方法。
  21. 　溶接状態の観察又は溶接制御に用いられ、センサ本体及びセンサ入力部を有するセンサを収容可能なセンサ用保護ケースと、温度制御部を有する制御装置と、を用いて、前記センサを冷却するためのセンサの冷却制御方法であって、
    　前記センサ用保護ケースは、
    　前記センサ本体及び前記センサ入力部を収容するためのケース本体と、
    　前記センサ入力部の少なくとも一部を含むように隔壁で仕切られることで、前記ケース本体内で独立した空間を構成する集中冷却部と、
    　前記センサの温度を計測するための温度センサと、を備え、
    　前記ケース本体は、ガスを前記ケース本体内へ流入させるための単一又は複数の第１ガス流入口と、前記ガスを前記ケース本体外へ流出させるための単一又は複数の第１ガス流出口と、を有し、
    　前記隔壁は、前記第１ガス流入口と直接的又は間接的に接続され、前記ガスを前記集中冷却部へ流入させるための単一又は複数の第２ガス流入口と、前記ガスを前記集中冷却部から前記ケース本体内へ流出させるための単一又は複数の第２ガス流出口と、を有しており、
    　前記温度センサによって測定された前記センサの温度情報が、前記温度制御部に入力された後、
    　前記温度制御部が、前記温度情報に基づいて前記ガスの冷却情報を制御するセンサ温度制御工程、又は、
    　前記温度制御部が、前記温度情報があらかじめ定めたしきい値を超えたと判断する場合にアラームを発生する温度管理工程を備えることを特徴とするセンサの冷却制御方法。
  22. 　前記センサは視覚センサであり、
    　前記センサ入力部は、前記視覚センサのレンズであり、
    　前記温度センサは、前記レンズの裏面、前記レンズの側面及び前記センサ本体のうち少なくとも一つの温度を測定することを特徴とする請求項２１に記載のセンサの冷却制御方法。
  23. 　前記冷却情報は、前記ガスのガス流量及びガス温度のうち少なくとも１つを含むことを特徴とする請求項２１又は２２に記載のセンサの冷却制御方法。
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