(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
先端部に観察手段を有する内視鏡と、
前記内視鏡の先端部に配設され、タングステン電極、及び接地電極を有するマイクロ溶接具と、
補修部にシールドガスを供給するシールドガス供給手段と、
前記先端部の温度を検知する温度センサと、
前記内視鏡の外部に配置され、前記タングステン電極及び前記接地電極に電気的に接続する溶接電源と、
前記内視鏡に設けられ、前記タングステン電極と前記接地電極との間にアークを発生させるアーク発生手段と、
前記温度センサの出力に応じて所定の閾値温度以下となるように前記先端部の温度を調整する制御部と
を備えたことを特徴とするＴＩＧ溶接用内視鏡装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記溶接電源の出力、及び前記シールドガスの供給の内、少なくとも何れか一方を制御し、前記先端部の温度を調整することを特徴とする請求項１に記載のＴＩＧ溶接用内視鏡装置。
【請求項３】
前記先端部に着脱自在な内視鏡アダプタを有し、
前記温度センサが、前記内視鏡アダプタに設けられていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のＴＩＧ溶接用内視鏡装置。
【請求項４】
前記内視鏡が挿通のためのチャンネルを有し、
前記温度センサが、前記チャンネルに挿通される温度センサプローブであることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか１項に記載のＴＩＧ溶接用内視鏡装置。
【請求項５】
前記シールドガスを外部に排気する排気手段と、
前記補修部近傍の圧力を検知する圧力センサとを有し、
前記制御部は、前記圧力センサの出力に応じて前記排気手段の排気量を調整することを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか１項に記載のＴＩＧ溶接用内視鏡装置。
【請求項６】
前記補修部の大きさを計測する計測手段を有し、
前記制御部は、前記計測手段の出力に応じて前記溶接電源の出力を調整することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のＴＩＧ溶接用内視鏡装置。
【請求項７】
前記アーク発生手段は、慣性体と、前記慣性体に連結したばね手段と、前記接地電極に接続された圧電素子とからなることを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のＴＩＧ溶接用内視鏡装置。
【請求項８】
前記マイクロ溶接具は、このマイクロ溶接具本体の先端から突出可能な複数のタングステン電極を備え、前記複数のタングステン電極を交互に突出させることを特徴とする請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のＴＩＧ溶接用内視鏡装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、管路等の補修方法として用いられる溶接手段を備えた溶接用内視鏡装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、工業用分野におけるボイラー、ガスタービンエンジン、化学プラント等の配管、自動車エンジン等の内部の傷や腐食等の観察や検査時に、工業用内視鏡が広く利用されている。
その中で、配管内の傷や腐食等の欠陥部位を発見して補修することが望まれており、補修する装置として、特開平２−３８８４７号公報に示されるような溶接用内視鏡装置が開発されている。これにより、大がかりな工事をすることなく傷や腐食に対して補修することができる。
【０００３】
溶接用内視鏡装置として、金属の高品質溶接や、ビード観の良好性、ビードの余盛の大きさの調整、適用板厚の範囲の広さを期待して、タングステン不活性ガス（Tungsten Inert Gas）を用いたＴＩＧ溶接を利用することが考えられる。
このＴＩＧ溶接は、タングステン電極を母材に短絡させずにＴＩＧアークを発生させるために、通常、高電圧の高周波を発生させて電極と母材間に印加させる外部に設けられた高周波発生装置が用いられている。この高周波は電極母材間に火花放電を起こすだけでよく、アーク起動後は自動的に切れるよう制御されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
溶接用内視鏡装置では、配管等による対象部位や使用する場所により、内視鏡の挿入部の長さあるいは、高周波発生装置と内視鏡を結ぶケーブルの長さを長尺にすることが望まれる。
しかしながら、ＴＩＧ溶接を用いた溶接用内視鏡装置では、内視鏡の挿入部や、高周波発生装置と内視鏡とを結ぶケーブルが長尺になると、大地（アース）と高周波ケーブル間の分布静電容量により高周波が大地（アース）に漏れ、タングステン電極先端から高周波が発生しにくくなる。すなわち、高周波ケーブルと大地とでコンデンサを形成することになり、それがケーブルのある部分で並列にコンデンサを形成して、そこから高周波が漏れるという現象が生じる。
【０００５】
本発明は、その点に鑑みてなされた発明であって、その目的とするところはＴＩＧ溶接用内視鏡装置における内視鏡の挿入部あるいは外部装置とを結ぶケーブルが長尺となった場合でも確実にアークを発生させ、確実に溶接作業を行う装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
その解決手段として、本発明によるＴＩＧ溶接用内視鏡装置は、先端部に観察手段を有する内視鏡と、前記内視鏡の先端部に配設され、タングステン電極、及び接地電極を有するマイクロ溶接具と、補修部にシールドガスを供給するシールドガス供給手段と、前記先端部の温度を検知する温度センサと、前記内視鏡の外部に配置され、前記タングステン電極及び前記接地電極に電気的に接続する溶接電源と、前記内視鏡に設けられ、前記タングステン電極と前記接地電極との間にアークを発生させるアーク発生手段と、前記温度センサの出力に応じて所定の閾値温度以下となるように前記先端部の温度を調整する制御部とを備えたことを特徴としている。
【０００７】
この構成により、内視鏡内のアーク発生手段によりタングステン電極と接地電極との間にアークを発生させてＴＩＧ溶接を行うときの内視鏡先端部の温度を調整することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１乃至図１２は本発明の第１の実施形態を示し、図１は溶接用内視鏡装置の全体図、図２は内視鏡の先端側を示す図、図３乃至図５は内視鏡の湾曲部の空気圧アクチュエータを示す図、図６乃至図８はマイクロ溶接具のタングステン溶接部の先端部を示す図、図９はマイクロ溶接具のタングステン溶接部の分解図、図１０乃至図１２はアクチュエータ発生機構を示す図である。
【０００９】
図１は溶接用内視鏡装置の全体図である。
その構成は、溶接用内視鏡１と、内視鏡１に接続され照明光を供給する光源装置２と、内視鏡１からの映像信号をテレビ信号に処理するカメラコントロールユニット（ＣＣＵという）３と、ＣＣＵ３に接続され画像を映し出すモニタ４を備えている。
そして、内視鏡１の第１湾曲部５及び第２湾曲部６を湾曲駆動するための駆動制御部と、内視鏡１の先端に設けられたマイクロ溶接具としてタングステン溶接部７及び溶加材供給部８を備えた補修用マニピュレータを湾曲駆動するための駆動制御部を備えた湾曲制御装置９と、湾曲制御装置９に接続され内視鏡１の第１湾曲部５及び第２湾曲部６を湾曲操作するための内視鏡用湾曲操作部１０と、補修用マニピュレータを湾曲操作するマニピュレータ用湾曲操作部１１を備えている。
【００１０】
さらに、内視鏡のマイクロ溶接具に接続された溶接駆動制御装置１２と、キーボードを有する溶接入力装置１３と、溶接駆動装置１２によりシールドガスとして用いられるＡｒガスのボンベ１４からの供給量を制御する制御弁１５と、制御弁１５に接続されシールドガスをマイクロ溶接具に供給するシールドガス供給管１６を備えている。
【００１１】
図２は内視鏡１の先端側部分を示す。内視鏡１は細長い挿入部１８を有し、先端側から順に硬性ヘッド部１９、第１湾曲部５、第２湾曲部６、可撓性のチューブ部材からなる可撓管部を２０を連接して構成されている。
硬性ヘッド部１９の先端面には、観察のための視覚機能となる観察光学系２１と、照明のための照明光学系２２が配設されている。さらに、硬性ヘッド部１９には前述したタングステン溶接部７と溶加材供給部８でなるマイクロ溶接具の補修用マニピュレータが設けられている。
【００１２】
図３乃至図５に第１湾曲部５及び第２湾曲部６の構成を示す。
第１、第２湾曲部５、６は空気圧アクチュエータ２３で構成される。その構成は、シリコンやポリウレタン等の柔軟な材料でなる複数の空気室２４を有するマルチルーメンチューブ２５を母材として、各空気室２４の基端側に例えばテフロンチューブ、シリコンチューブ等の接続チューブ２６を接続して、空気室２４の開口部と接続チューブ２６との隙間をシリコン等の充填剤２７で充填するとともに、空気室２４の先端開口部にも充填剤で充填している。
【００１３】
また、各接続チューブ２６に接続チューブの２６の内径より多少大きい外径を有するエアチューブ２８を圧入して、接続チューブ２６の外側からケブラー等の強い繊維２９で縛り付けている。マルチルーメンチューブ２５の外表面には例えばステンレスの密着コイルバネ３０を外装し、さらにその外側に例えばステンレス線を編み込んで筒状にしたブレード３１を外装して空気圧アクチュエータ２３を構成している。
【００１４】
この構成により、空気室２４の一つに空気が供給されると、空気室２４の部分が密着コイルバネ３０及びブレード３１の作用で軸方向にのみ伸長し、その結果空気が供給されていない空気室２４側に撓み湾曲する。そして、空気室２４内の空気が排出されることで元の真直な状態に復帰する。これにより、各空気室２４への空気の供給、排出の制御をすることで任意の方向の湾曲が可能になるとともに、第１湾曲部５及び第２湾曲部６でより複雑な湾曲制御が可能になる。
なお、エアチューブ２８は接続チューブ２６を介してマルチルーメンチューブ２５に接続せずに、直接、マルチルーメンチューブ２５に接続しても良い。
【００１５】
図６乃至図８にタングステン溶接部７の先端部の構成を示す。マニピュレータ部３２と先端キャップ３３は、マニピュレータ部３２の先端内面に設けた雌ネジ部３４に先端キャップ３３の基端外面に設けた雄ネジ部３５により螺合により取り付けられる。そして、先端キャップ３３には、タングステン電極３６と接地電極３７が突出するとともに、シールドガス供給口３８が設けられている。
タングステン電極３６はカシメ部材３９を介して電線４０に接続されている。シールドガス供給口３８にはシールドガス供給管１６に接続された例えば金属でなる接続パイプ４１がネジ４２で螺合して（ネジでなく嵌入でも良い）接続される。
なお、接地電極３７は、内視鏡１の先端のマニピュレータ部３２の先端キャップ３３の部分に設けられることに限られず、内視鏡１の手元側等から引き出されても良い。
【００１６】
また、タングステン溶接部７のマニピュレータ部３２は、マニピュレータ用湾曲操作部１０により所望の方向に湾曲動作できるように、形状記憶合金による湾曲機構や、手元側から操作ワイヤの牽引による湾曲機構、あるいは空気圧アクチュエータからなる湾曲機構を備えている。
溶加材供給部８は溶加材４３を図示しない手元側からの操作により供給可能に構成されている。また、後述する他の実施形態による溶加材供給機構を備えても良い。
溶加材供給部８のマニピュレータ部はタングステン溶接部７のマニピュレータ部３２と同様にマニピュレータ用湾曲操作部１０により湾曲動作可能に湾曲機構を備えている。
【００１７】
図９は内視鏡１の先端側の内部構造を示す。
観察光学系２１のイメージガイドファイバ４４および照明光学系２２のライトガイドファイバ４５は第２湾曲部の基端側まで延設される。そして、イメージガイドファイバ４４のイメージガイド口金４６とライトガイドファイバ４５のライトガイド口金４７は固定部材４８に接続固定される。固定部材４８は撮像ユニット４９に装着される。
【００１８】
撮像ユニット４９はイメージガイドファイバ４４に結像するＣＣＤ５０と、ライトガイドファイバ４５に照明光を供給する例えば白色ＬＥＤでなる小型ランプ５１と、タングステン溶接部７に連結された溶接部案内チューブ５２及び溶加材供給部８の溶加材案内チューブ５３を挿通する挿通孔５４が設けられている。
撮像ユニット４９は、アーク発生部５５をロウ付けや半田付け、接着等により固定した連結口金５６が取り付けらていれる。溶接部案内チューブ５２内に配設されタングステン電極３６に電気的に接続される電線５７はアーク発生部５５に接続される。溶加材案内チューブ５３及びＣＣＤ５０の信号ケーブル５８、小型ランプ５１の電源供給線５９はアーク発生部５５に並設して可撓管部２０内に挿通される。
【００１９】
そして、固定部材４８及び連結口金５６を取り付けた撮像ユニット４９は、第２湾曲部６の基端口金６０と固定部材４８とを例えば１２０度の等間隔で３カ所をネジで連結される。また、第２湾曲部６の基端口金６０と可撓管部２０の先端口金６１とはネジ等によって連結される。
【００２０】
図１０乃至図１２はタングステン電極３６に対してアークを発生するアーク発生部５５を示す図である。アーク発生部５５は可撓管部２０内の先端側に配置される。アーク発生部５５はフレキシブルな金属（例えば超弾性金属）でなる先端側金属管６３と基端側金属管６４が例えば熱収縮チューブでなる接続チューブ６５で連結され、先端側金属管６３の先端には口金６６が設けられ、基端側金属管６４の基端にはガイドチューブ６７が例えば熱収縮チューブでなる接続チューブ６８を介して連結されている。
【００２１】
口金６６の内部には接地電極３７に接続される電線５７を挿通案内するガイド部材６９が設けられている。先端側金属管６３の基端の内部には圧電素子７０が接着やピン等により固設され、電線５７に電気的に接続されている。基端側金属管６４の内部には慣性体７１が配置され、慣性体７１は操作ワイヤ７２に連結されている。操作ワイヤ７２は基端側金属管６４の基端内部に設けたガイド部材７３を通りガイドチューブ６７に挿通し、溶接駆動制御装置１２内の駆動部に接続され牽引できる構造になっている。
【００２２】
また、慣性体７１とガイド部材７３との間に圧縮コイルバネ７４が固定されている。これにより、操作ワイヤ７２を牽引して慣性体７１を圧縮コイルバネ７４の付勢力に抗してガイド部材７３側へ移動させ、操作ワイヤ７２の牽引を解除すると慣性体７１は圧縮コイルバネ７４の付勢力で圧電素子７０に衝突し、圧電素子７０に起電力を発生させる。
【００２３】
次に、この第１の実施形態の作用を説明する。
図１に示す内視鏡１をガス管、ガスタービン等の内部に湾曲動作と手元からの押し込みにより目的部位に導く。目的部位に到達したら、内視鏡１の第１湾曲部５及び第２湾曲部６を内視鏡用湾曲操作部１０で操作して、微小傷やクラックがないか目視観察を行う。第１湾曲部５及び第２湾曲部６は、図示しない空気圧源であるコンプレッサから空気を送り、選択的に空気圧アクチュエータ２３の空気室２４を加圧する。加圧された空気室２４は径方向に膨張しようとするが、密着コイルバネ３０及びブレード３１の作用で径方向の膨張を規制し長手方向に伸びる。空気室２４は湾曲部５，６の中心から偏心した位置にあるので、空気室２４の伸びに伴い湾曲する。そして、補修部となる微小傷やクラックを発見したときには、補修作業に入る。
【００２４】
内視鏡１の第１湾曲部５及び第２湾曲部６を湾曲操作して、硬性ヘッド部１９の位置を補修部に対向させてその姿勢を固定保持させる。そして、マニピュレータ用湾曲操作部１１により、マイクロ溶接具のタングステン溶接部７及び溶加材供給部８を湾曲操作して、補修部に対して正確に位置させる。
【００２５】
その状態で溶接入力装置１３で、溶接条件（例えば溶接のサイズ、溶接の出力、シールドガスの流量等）を入力し、溶接を開始する指示を行う。開始の指示により、ボンベ１４よりＡｒガスが制御弁１５を介してシールドガス供給管１６に供給され、タングステン溶接部７のシールドガス供給口３８より補修部に向けて放出される。このＡｒガスの不活性ガス雰囲気中で、溶接駆動制御装置１２は操作ワイヤ７２を牽引し、アーク発生部５５内の慣性体７１を圧縮コイルバネ７４の付勢力に抗してガイド部材７３側へ移動させる。
【００２６】
そして、慣性体７１を所定の位置に移動させた後、操作ワイヤ７２の牽引を解除する。慣性体７１は圧縮コイルバネ７４の付勢力で前方に飛び出し圧電素子７０に衝突する。圧電素子７０はその衝撃で起電力が発生し、その起電力は圧電素子７０に接続されている電線５７を介して、タングステン電極３６と接地電極３７間でアークが発生し、その後、タングステン電極７ｂと補修部との間でアークが発生する。この状態で、溶加材供給部８から溶加材４３を供給し、補修部を溶接して補修を行う。
【００２７】
この第１の実施形態によれば、内視鏡先端近傍にアーク発生機構を設けたので、高周波発生装置を必要とせず、確実にアークを発生させることができ、作業の効率を高めることができる。また、内視鏡を長尺にしてもアークの発生を確実にできるという効果を奏する。
【００２８】
図１３は、本発明の第１の実施形態の変形例を示し、マイクロ溶接具のタングステン溶接部を示す図である。
この変形例は、第１の実施形態の可撓管部２０の先端側に設けられたアーク発生部５５を、内視鏡１の硬性ヘッド部１９内に設けたものである。他の構成は第１の実施形態と同様である。
【００２９】
この構成においても第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。
なお、アーク発生部は、内視鏡の先端部側に配置するのが好ましいが、内視鏡の先端部あるいは挿入部の細径化を図るために内視鏡の基端側、例えば外部装置に接続されるコネクタ内に配置しても、従来の内視鏡と外部にあるアーク発生手段としての高周波電源における不具合を改善することができる。
【００３０】
図１４及び図１５は本発明の第２の実施形態を示し、図１４は溶接用内視鏡装置を示し、図１５はモニタの使用状態を示す図である。第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
第２の実施形態は、第１の実施形態における溶接用内視鏡装置において、溶接する補修部８０の大きさに基づいて溶接電源８１の出力を制御するものである。
【００３１】
その構成は、モニタ４に接続されるマウス等でなる位置指示手段８２と、モニタ４を介して接続され位置指示手段８２の指定に基づいて補修部８０である微小傷の体積を算出する補修部計算部８３と、補修部計算部８３に接続され補修部８０の体積に基づいて溶接電源８１の出力を設定する溶接出力設定部８４と、この溶接出力設定部８４に基づいて設定された溶接出力で出力する溶接電源８１とで構成される。
【００３２】
この構成により、図１４に示す内視鏡１をガス管、ガスタービン等の内部に湾曲と手元からの押し込みにより目的部位に導き、目視観察により補修部８０となる微小傷やクラックの有無を検査する。補修部８０をモニタ４上で発見したならば、マウス等の位置指示手段８２でモニタ４上に映るカーソルを用いて補修部８０の外形に沿って印を▲１▼、▲２▼、▲３▼・・・と付けていく。また、補修部８０の厚さをａ、ｂと印を付ける。位置指示手段８２による補修部８０の入力が完了すると、補修部計算部８３にて印が付与された補修部８０の外形のデータと厚さのデータに基づいて補修部８０の体積を算出する。そして、溶接出力設定部８４にて補修部８０の体積のデータに基づいて溶接出力が設定される。
【００３３】
次に、マニピュレータ用湾曲操作部１１により、マイクロ溶接具のタングステン溶接部７及び溶加材供給部８を湾曲操作して、補修部８０に対して正確に位置させ、Ａｒガスの不活性ガス雰囲気中で溶接を行う。この時の溶接電源８１の出力は、溶接出力設定部８４で設定された値を出力する。その結果、補修部８０に与える熱は必要最小限に抑えられる。
【００３４】
この第２の実施形態によれば、補修部の大きさに応じた溶接出力に設定できるので、溶接時の補修部に与える熱を最小限に抑えることができ、補修部以外の部位に熱の影響を与えることなく作業が行えるという効果を奏する。
なお、補修部の大きさの計測に当たっては、マイクロ溶接具のタングステン溶接部７及び溶加材供給部８の一方に超音波センサを搭載して、補修部のサイズを計測しても良い。また、レーザ光を操作する光スキャナによるサイズ計測でも良い。
【００３５】
図１６及び図１７は本発明の第３の実施形態における内視鏡を示し、図１６はマイクロ溶接具のタングステン溶接部を示す図、図１７はタングステン電極と溶接電源との関係を示す図である。第１の実施形態と同一の構成については同一の符号を付し、詳細な説明は省略する。
第３の実施形態は、第１の実施形態におけるタングステン溶接部７の補修ヘッド部の構成が相違するものであり、タングステン電極３６の耐久性を向上させるものである。
【００３６】
補修ヘッド部には、３つのタングステン電極３６が設けられている。各々の構造は同じなのでそのうちの１つについて説明する。
補修ヘッド部の先端キャップ３３内には、タングステン電極３６を摺動自在に挿通する貫通孔８６が設けられている。タングステン電極３６の端部には接続口金８７を介してコイル状の形状記憶合金バネ８８が電気的に接続されている。形状記憶合金バネ８８の基端部は貫通孔８６の基端側で固定されている固定口金８９に接続固定され、固定口金８９を介して電線９０に電気的に接続されている。電線９０の基端には切換スイッチ９１を介して溶接電源９２に接続されている。
【００３７】
形状記憶合金バネ８８は加熱されると収縮し、冷却されると元の長さに戻る二方向性の形状記憶合金でなる。これにより、形状記憶合金バネ８８が伸長している通常の温度下ではタングステン電極３６は先端キャップ３３から突出した状態であり、形状記憶合金バネ８８が収縮するとタングステン電極３６は先端キャップ３３の端面より少し突出するかあるいは引っ込む状態になる。
【００３８】
この第３の実施形態の作用を説明する。
溶接電源９２がＯＮされると電線９０に溶接電源が供給され、形状記憶合金バネ８８を介してタングステン電極３６に電流が流れる。タングステン電極３６と補修部との距離はアークの飛びやすい距離に位置しているので、タングステン電極３６２補修部との間でアークが発生し電流が流れ、溶接が行われる。形状記憶合金バネ８８はある一定時間電流が流れて加熱されると初期状態の長さから収縮し、タングステン電極３６は補修部から離れる。
【００３９】
これにより、アークが飛ばなくなり、溶接電流が流れなくなる。そして、電流が流れず一定時間経過し、形状記憶合金バネ８８が冷やされて、初期の長さに伸長すると、再びタングステン電極３６と補修部との間にアークが飛ぶようになり電流が流れる。
３本のタングステン電極３６は、切換スイッチ９１により交互に電流が流れるよう制御される。これにより、３本のタングステン電極３６が交互に先端キャップ３３から突出し、常にアークが発生される。
【００４０】
この第３の実施形態によれば、１本のタングステン電極を長時間高温にすることがないので、タングステン電極の消耗を最小限に留め、長時間の溶接作業が可能になるという効果を奏する。
【００４１】
図１８は本発明の第４の実施形態を示し、図１８はマイクロ溶接具のタングステン溶接部を示す図である。この第４の実施形態は第３の実施形態のタングステン電極構造の変形例を示し、同一の構成については同一の符号を付し詳細な説明は省略する。
タングステン電極３６は貫通孔８６に摺動自在に設けられている。タングステン電極３６の端部には接続口金９４を介して電線９０が電気的に接続されている。貫通孔８６の基端側には電線９０を摺動自在に挿通する中空の固定口金９５が設けられている。そして、接続口金９４の後端部と固定口金９５の前端部との間には、電線９０を摺動自在に挿通するコイル状の形状記憶合金バネ９６が懸架されている。
【００４２】
形状記憶合金バネ９６は加熱されると収縮し、冷却されると元の長さに戻る二方向性の形状記憶合金でなる。これにより、形状記憶合金バネ９６が伸長している通常の温度下では、形状記憶合金バネ９６は固定口金９５を基準としてタングステン電極３６を先端キャップ３３から突出させ、形状記憶合金バネ９６が加熱され収縮するとタングステン電極３６を先端キャップ３３の端面より少し突出するかあるいは引っ込む状態になる。
【００４３】
この第４の実施形態の作用を説明する。
溶接電源９２がＯＮされると電線９０に溶接電源が供給され、タングステン電極３６に電流が流れる。タングステン電極３６と補修部との距離はアークの飛びやすい距離に位置しているので、タングステン電極３６と補修部との間でアークが発生し電流が流れ、溶接が行われる。タングステン電極３６の温度は上昇し、形状記憶合金バネ９６に熱が伝搬される。
【００４４】
そして、形状記憶合金バネ９６が変態温度に達すると初期状態の長さから収縮し、それに伴いタングステン電極３６は補修部から離れる。これにより、アークが飛ばなくなり、溶接電流が流れなくなる。そして、タングステン電極３６の温度が下がり、形状記憶合金バネ９６の温度も下がると初期の長さに伸長し、再びタングステン電極３６が突出し補修部との間にアークが飛ぶようになり電流が流れる。
【００４５】
この第４の実施形態においても、第３の実施形態と同じ効果を奏する。
なお、図１７に示す切換スイッチ９１は、電線９０と溶接電源９２との間に溶接電流を一定時間ずつ流すように切り換え制御して、タングステン電極３６から流れる電流を制限してタングステン電極３６の温度上昇を抑える制御に構成しても良い。
【００４６】
図１９乃至図２１は本発明の第５の実施形態を示し、図１９はマイクロ溶接具のタングステン溶接部を示す図、図２０はタングステン溶接部の先端側断面図、図２１は図２０のＡ−Ａ断面図である。
第５の実施形態は、作業空間内を効率的にシールドガスを充満させ溶接作業をできるようにするものである。
【００４７】
図１９に示す溶接用内視鏡９８は、硬性ヘッド部９９に第１の補修用マニピュレータとしてのマイクロ溶接具１００と、第２の補修用マニピュレータとしてマイクロ研削具１０１を設けている。
図２０にマイクロ溶接具１００の先端側断面図を示す。マイクロ溶接具１００は先端より先端側円筒部材１０２と基端側円筒部材１０３とをフレキシブルな蛇腹１０４を介して連結されている。先端側円筒部材１０２の基端側には複数のルーメンを備えた円柱部材１０５が設けられている。
【００４８】
図２１に示すように、ルーメン内には、タングステン電極１０６や溶加材１０７、４本の湾曲用ワイヤ１０８を収容し、その他にシールドガス供給用のルーメン１０９を備える。図２０に示すようにタングステン電極１０６は基端部に先端側円筒部材１０２に固定される固定接続具１１０が設けられ、この固定接続具１１０を介して電線１１１に電気的に接続されている。また、タングステン電極１０６の先端側は先端側円筒部材１０２の空間部１１２内に突出している。溶加材１０７を挿通するルーメンの先端には溶加材１０７をタングステン電極１０６の前方に押し出すガイド部材１１３が突設されている。基端側円筒部材１０３は先端側円筒部材１０２のルーメンに対応する複数のルーメンを備えた円柱部材１１４が設けられている。
【００４９】
また、先端側円筒部材１０２の空間部１１２を形成する周面には余分なシールドガスを送り出す排気孔１１５が設けられている。
マイクロ研削具１０１にはマイクログラインダ１１６が設けられており、マイクログラインダ１１６は手元側まで延びるフレキシブルシャフトに接続され、手元側にあるモータ等により回転操作される。また、このマイクロ研削具１０１は操作ワイヤの操作により任意の方向に湾曲することができる。
また、マイクログラインダ１１６の他の駆動方法として、マイクログラインダ１１６にエアタービンを連結し、基端側から空気を送気してエアタービンを回転させ、マイクログラインダ１１６を回転させても良い。
【００５０】
次に第５の実施形態の作用を説明する。
内視鏡９８を補修箇所まで挿入し、マイクロ溶接具１００を動作させて作業する方法について述べる。
例えばタービン内で補修部８０である傷を発見したときに、マイクロ溶接具１００を湾曲用ワイヤ１０８を用いて湾曲操作して、図２０に示すように補修部８０をマイクロ溶接具１００の先端側円筒部材１０２で包囲するように壁面に押し当てる。その後シールドガスを送り込み、シールドガスで充満した空間部１１２内で溶接作業を行う。シールドガスの供給が過剰の場合は排気孔１１５より外に排気される。
【００５１】
一方のマイクログ研削具１０１は溶接作業を始める前に、マイクログラインダ１１６で表面の付着物等を除去して表面をきれいにしたり、溶接しなくても足りる微小な傷に対して削る作業に用いられる。
【００５２】
この第５の実施形態によれば、先端側円筒部材１０２で補修部８０付近を囲むだけで、時間をかけることなく空間部１１２をシールドガスで充満させることができ、作業の効率が向上する。また、補修部８０にマイクロ溶接具１００を押し当てて作業を行うのでタングステン電極１０６の位置固定が確実にできるという効果を奏する。
【００５３】
なお、マイクロ溶接具１００の先端側円筒部材は１０２は耐熱性のセラミックで形成しても良いし、耐熱性のある弾性の部材で形成しても良い。また、湾曲用ワイヤ１０８は４本でなく１本の湾曲用ワイヤで湾曲させる構成にしても良い。また、シールドガスの供給路として専用のルーメンを設けず、タングステン電極１０６や溶加材１０７とルーメンとの隙間を利用しても良い。
【００５４】
図２２は本発明の第６の実施形態を示し、溶接用内視鏡装置を示す図である。第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、詳細な説明は説明を省略する。
第６の実施形態はシールドガスの供給に伴い作業空間内の内圧が高まることを抑えるものである。
【００５５】
シールドガスとしてＡｒガスを貯蔵するシールドガス供給タンク１１８はレギュレータ１１９を介してガス供給管路１２０に連通する。ガス供給管路１２０は内視鏡１を介してマイクロ溶接具であるタングステン溶接部７に連通し、タングステン溶接部の先端からＡｒガスを放出する。内視鏡１の硬性ヘッド部１９あるいはタングステン溶接部７から基端側までには排気用管路１２１が配設され、排気装置１２２に接続されている。
内視鏡１の先端面には圧力センサ１２３が設けられている。そして、圧力センサ１２３は信号線１２４を介して圧力センサ１２３の圧力をモニタする制御部１２５に接続されている。制御部１２５は排気装置１２２に接続され排気量を制御可能にしている。
【００５６】
次に、第６の実施形態の作用を説明する。
図２２は、管路内の減肉部や傷に対して補修作業を行う図である。
管内で溶接作業を行うために、シールドガスとしてＡｒガスをレギュレータ１１９を介して一定の量を放出しアークを発生させる。内視鏡１の先端面にある圧力センサ１２３で管路内の内圧をセンシングする。制御部１２５は内圧が一定になるように、シールドガスの送気量に相当する気体を排気装置１２２により内視鏡を介して外部に排気する。
【００５７】
この第６の実施形態によれば、作業空間内の内圧が高くなり、溶接した形状が変化することを抑えることができ、正確な溶接作業が行えるという効果を奏する。
【００５８】
図２３及び図２４は本発明の第７の実施形態を示し、図２３及び図２４はマイクロ溶接具のタングステン溶接部を示す図である。
この第７の実施形態は、第１の実施形態における内視鏡の硬性ヘッド部及び湾曲部の構成が異なるもので、他の部分は同一の構成である。
【００５９】
内視鏡１の硬性ヘッド部１２７および湾曲部１２８は上下に２つに分割されている。硬性ヘッド部１２７の硬性ヘッド上部１２９にはイメージガイドを含む観察光学系２１およびライトガイドを含む照明光学系２２を配置し、硬性ヘッド下部１３０にはマイクロ溶接具としてタングステン溶接部７及び溶加材供給部８を配置している。また、湾曲部１２８の上部湾曲部１３１、下部湾曲部１３２は各々独立して４方向に湾曲可能な構造を備えている。
【００６０】
次に第７の実施形態の作用を説明する。
補修作業を行うときに、観察光学系２１及び照明光学系２２が配された上部湾曲部１３１、あるいは上部湾曲部１３１及び下部湾曲部１３２を相対的に湾曲操作させることで、補修部に近接して観察するだけでなく、補修部から離れた位置から観察することができる。
第７の実施形態によれば、一つの内視鏡で補修部から離れた場所より、溶接作業を観察することができるので、作業性の向上を図ることができるという効果を有する。
【００６１】
図２５及び図２６は本発明の第８の実施形態を示し、図２５の内視鏡の先端部を示す図、図２６はマイクロ溶接具のタングステン溶接部を示す図である。
第８の実施形態は、溶接時の熱により内視鏡や溶接具が高温になって破壊されることを防止するものであり、第１の実施形態と同一の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。
【００６２】
図２５に示すように硬性ヘッド部１９にマイクロ溶接具としてタングステン溶接部１３４及び溶加材供給部８を突設している。
図２６はタングステン溶接部１３４の先端側を示す。タングステン溶接部１３４は複数の筒状部材１３５が蛇腹１３６を介して連結されており、最先端の筒状部材１３５には例えばステンレスでなる先端口金１３７が設けられている。先端口金１３７には４本の湾曲用ワイヤ１３８の先端が連結され、湾曲用ワイヤ１３８を牽引することで蛇腹１３６を介してタングステン溶接部１３４を湾曲させることができる。
【００６３】
また、先端口金１３７にはタングステン電極１３９と、先端がタングステン電極１３９に向かって折曲された接地電極１４０、熱電対からなる温度センサ１４１が設けられている。温度センサ１４１は制御部に接続され、制御部は４００℃になると溶接電源を強制的にＯＦＦにするよう制御する。
溶加材供給部８は、基端側に図示しないローラ状の送り機構を備え、適度に溶加材１４２を供給する。
【００６４】
次に第８の実施形態の作用を説明する。
湾曲用ワイヤ１３８を牽引してタングステン溶接部１３４を所望の位置に位置させる。そして、接地電極１４０を補修部に付け、溶接電源によりタングステン電極１３９に電流を流して溶接作業を行う。作業中、溶接の温度で温度センサ１４１を含めタングステン溶接部１３４及び内視鏡１の先端部が加熱されていく。温度センサ１４１で４００℃を検知すると制御部は溶接電源をＯＦＦにする。
【００６５】
第８の実施形態によれば、内視鏡１やタングステン溶接部１３４が、溶接時の発熱により破壊されることを防止できるという効果を奏する。
なお、溶加材供給部８は、補修用マニピュレータに設けられた圧電素子を内蔵したアクチュエータ機構で構成しても良い。
【００６６】
図２７乃至図３２は本発明の第８の実施形態の変形例を示す図である。
図２７及び図２８に示す変形例は、タングステン溶接部１３４の先端口金１４４を、円筒状部材を一部切り欠いた接地電極に構成している。そして、先端口金１４４とタングステン電極１３９は電線１４５を介して溶接電源１４６に接続されている。
【００６７】
図２９に示す変形例は、タングステン溶接部１３４の側面に温度センサ１４８を設け、温度センサ１４８付近に設けた穴１４９を介して温度センサの配線１５０をタングステン溶接部１３４内に通し、基端側の溶接電源１５１内の電源制御部に接続している。
【００６８】
図３０に示す変形例は、硬性ヘッド部１９の側周面に温度センサ１５３を配し、温度センサ１５３をベルト１５４で止めて、内視鏡１の外面に沿って配線１５５を配している。この場合、溶接電源１５１をＯＦＦにする設定温度は、例えば内視鏡１の光学系の耐熱温度以下に設定しても良い。
【００６９】
図３１に示す変形例は、温度センサ１５６をタングステン溶接部１３４に張り付け、その配線１５７をタングステン溶接部１３４及び内視鏡１の外表面に螺旋状に沿わせている。
【００７０】
図３２に示す変形例は、内視鏡１の先端部に温度センサ１５９を張り付け、内視鏡１の外面沿って配線１６０を配するとともに、それを保護チューブ１６１で覆って保護している。
なお、図２９乃至図３２に示す変形例において、タングステン溶接部１３４は湾曲機構を設けずに、金属部材でその形状が固定されたものに構成しても良い。
【００７１】
図３３は本発明の第９の実施形態を示し、溶接用内視鏡装置を示す図である。
第９の実施形態は、溶接時の熱により内視鏡やマイクロ溶接具が高温になった場合にシールドガスを用いて冷却し破壊されることを防止するものである。
図３３に示すように、内視鏡１の外部にＡｒガスのタンク１６２が設けられ、タンク１６２は制御弁１６３を介して２本のガス管路１６４に接続されている。ガス管路１６４は内視鏡１の挿入部１８内を通り、硬性ヘッド部１９に設けられたマイクロ溶接具のタングステン溶接部７及び溶加材供給部８内に各々連通し、外部にＡｒガスを放出可能に開口している。
【００７２】
マイクロ溶接具のタングステン溶接部７及び溶加材供給部８には温度センサ１６５が設けられている。また、内視鏡１外部には温度センサ１６５と接続し閾値温度に対して制御弁１６３あるいは溶接電源１６６を制御する温度検出装置１６７、温度検出装置１６７の指示により制御弁１６３の制御及び溶接電源１６６の出力値の設定やＯＮ−ＯＦＦ動作するスイッチ部１６８を有する。
【００７３】
次に、第９の実施形態の作用を説明する。
２つの温度センサ１６５でタングステン溶接部７及び溶加材供給部８の先端部の温度を検出する。いずれかの温度センサ１６５が設定した温度に達すると、温度検出装置１６７はスイッチ部１６８に対して指示を出し、Ａｒガスの流量を増やすように制御弁１６３を制御する。タングステン溶接部７及び溶加材供給部８の先端付近はＡｒガスによって冷却され設定温度より低くなる。なお、温度が危険な状態になる場合には溶接電源１６６をＯＦＦにするよう制御される。
また他の制御として、Ａｒガスの流量を増やすだけでなく、同時に溶接電源１６６の出力を下げて冷却効果を高めるようにしても良い。
【００７４】
この第９の実施形態によれば、内視鏡１やマイクロ溶接具のタングステン溶接部７及び溶加材供給部８が、溶接時の発熱により破壊することを防止でき、溶接電源１６６を止めることも最小限に抑えることができるので、溶接を効率よく行えるという効果を奏する。
【００７５】
図３４乃至図３６は本発明の第１０の実施形態を示し、図３４は内視鏡の先端部と温度アダプタを示す図、図３５は内視鏡の先端部を示す図、図３６は温度アダプタの断面図である。
第１０の実施形態は内視鏡先端部に着脱自在な温度センサ付きアダプタを示すものである。
【００７６】
図３４に示すように、内視鏡１の硬性ヘッド部１７０には外周に２重ネジ１７１が設けられている。硬性ヘッド部１７０の先端面から基端側にはガイド溝１７２が穿設されている。ガイド溝１７２の近傍には電気接点１７３が設けられている。図３５に示すように、電気接点１７３は内視鏡１内に挿通される配線１７４に接続されている。また、硬性ヘッド部１７０にはマイクロ溶接具のタングステン溶接部７及び溶加材供給部８が設けられている。
【００７７】
内視鏡１の硬性ヘッド部１７０に着脱自在に装着される温度アダプタ１７５は、外周面に温度センサ１７６が設けられている。内周面には２重ネジ１７１に螺合する雌ネジ部１７７と、ガイド溝１７２に案内される突起部１７８と、硬性ヘッド部１７０の電気接点１７３に接触する温度センサ１７６の電極１７９が設けられている。
【００７８】
次に第１０の実施形態の作用を説明する。
温度センサ１７６を内視鏡１の硬性ヘッド部１７０に装着することにより、高温によるマイクロ溶接具のタングステン溶接部７及び溶加材供給部８や内視鏡１が破壊されることを防止するように制御する。
この第１０の実施形態によれば、使用環境の温度に応じた温度センサ１７６を備えた温度センサアダプタ１７５を複数用意することで、使用環境下において任意に選択できる。また、温度センサ１７６が壊れたときの修理が容易になるという効果を奏する。
【００７９】
図３７は本発明の第１１の実施形態を示し、内視鏡の先端部を示す図である。
第１１の実施形態は、内視鏡のチャンネルに挿通される温度センサプローブを用いたものである。
図３７に示すように、内視鏡１の先端面にマイクロ溶接具のタングステン溶接部７及び溶加材供給部８が突設されている。また、内視鏡１の先端面にはマイクロ溶接具の近傍で開口するチャンネル１８１が手元側の図示しない挿通口金まで配設されている。
【００８０】
チャンネル１８１内には、温度センサプローブ１８２が挿通される。温度センサプローブ１８２は内視鏡１先端面から突出可能である。この突出量は手元側で規制するようにしても良い。また、温度センサプローブ１８２は湾曲機構を備えても良く、例えば、温度センサプローブ１８２内にワイヤを配設し、そのワイヤを牽引して湾曲させる構成でも良い。
【００８１】
次に第１１の実施形態について説明する。
温度センサプローブ１８２を内視鏡の手元側の挿通口金よりチャンネル１８１内に挿通させ、温度センサプローブ１８２の先端を内視鏡１先端面から突出させる。そして、溶接時による溶接部近傍の温度の上昇を検知し、マイクロ溶接具や内視鏡１先端部の破損を防止する。
温度センサプローブ１８２に湾曲機構が備えられている場合は、湾曲操作をして温度センサプローブ１８２の先端部を目的の位置に誘導し、温度を検出することができる。
この第１１の実施形態においても第９の実施形態と同じ効果が得られる。
【００８２】
図３８は本発明の第８の実施形態乃至第１１の実施形態における、溶接電源のＯＮ−ＯＦＦを制御する他の制御方法を示す図である。
この制御方法は、溶接時の初期段階では、溶接電源をＯＮにして設定温度Ｔ１（例えばマイクロ溶接具の材質の耐熱温度以下）に達するまでは溶接電源をＯＮの状態に保持する。そして、設定温度Ｔ１に達すると溶接電源をＯＦＦにして、設定温度Ｔ１よりも低い設定温度Ｔ２になるまでＯＦＦの状態を保持する。そして、十分熱が冷めた設定温度Ｔ２に達すると、再び溶接電源をＯＮにするものである。
この制御方法においても、内視鏡及び補修用マニピュレータのマイクロ溶接具を確実に熱から保護することができる。
【００８３】
図３９乃至図４３は本発明の溶接用内視鏡装置の関連技術を示し、図３９は溶接用内視鏡装置を示す図、図４０はレーザ溶接プローブと制御部を示す図、図４１はレーザ溶接プローブの湾曲構造を示す図、図４２は溶加材プローブの先端部の断面図、図４３はレーザ光の出力の制御を示す図である。
この関連技術は、レーザ溶接を用いた溶接用内視鏡装置のレーザ光の出力を制御するものである。
【００８４】
図３９はレーザ溶接用内視鏡装置の全体を示す。
レーザ溶接用内視鏡装置は、内視鏡１９１と、内視鏡１９１に接続されたＣＣＵ１９２と、ＣＣＵ１９２に接続されたモニタ１９３と、内視鏡１に接続された照明用光源装置１９４と、内視鏡１のチャンネル内に挿通されるレーザ溶接プローブ１９５と、レーザ溶接プローブ１９５に接続されたレーザ光源１９６と、レーザ溶接プローブ１９５に接続されたフォトダイオードでなる受光部１９７と、受光部で検知した光の強度に応じてレーザ光源を制御する制御部１９８と、レーザ溶接プローブ１９５に接続されレーザ溶接プローブ１９５の先端部を湾曲操作させるジョイスティック１９９とレーザ光の出力をＯＮするスイッチ２００を備えた溶接プローブ操作部２０１と、内視鏡１９１のチャンネル内に挿通される溶加材プローブ２０２と、溶加材プローブ２０２に接続され溶加材２０３の供給及び溶加材プローブ２０２の先端を湾曲駆動する溶加材制御部２０４と、溶加材制御部２０４に接続され溶加材プローブ２０２の先端部を湾曲操作させるジョイスティック２０５と溶加材を突出させるスイッチ２０６を備えた溶加材操作部２０７からなる。
【００８５】
内視鏡１９１は、観察光学系及びＣＣＤを有する撮像ユニットを含む観察手段２０８と、照明光学系を有する照明手段２０９と、レーザ溶接プローブ１９５を挿通するチャンネルと、溶加材プローブを挿通するチャンネルが設けられている。そして、観察手段２０８はＣＣＵ１９２に接続され、照明手段２０９は照明用光源装置１９４に接続される。その他は第１の実施形態と同様である。
【００８６】
図４０に示すように、レーザ溶接プローブ１９５は、レーザ溶接プローブ１９５内に出射用ファイバ２１１が配設され、出射用ファイバ２１１の先端に設けた口金２１２を介してプローブヘッド部２１３に固定されている。プローブヘッド部２１３には出射用ファイバ２１１から伝送されたレーザ光を出射する出射用光学系２１４が設けられている。
【００８７】
また、レーザ溶接プローブ１９５内に入射用ファイバ２１５が配設され、入射用ファイバ２１５の先端に設けた口金２１６を介してプローブヘッド部２１３に固定されている。プローブヘッド部２１３には補修部から反射されたレーザ光を入射用ファイバ２１５に入射する入射光学系２１７が設けられている。
そして、出射用ファイバ２１１の基端はレーザ光源１９６に接続され、入射用ファイバの基端は制御部１９８の受光部１９７に接続される。
【００８８】
図４１にレーザ溶接プローブ１９５の湾曲機構を示す。湾曲機構は断熱材（例えば発泡ウレタン、グラスウール石綿等）でなるチューブ２１９と、そのチューブ２１９の両端及び中間部分に設けられたリング状部材２２０、２２１、２２２と、先端側リング状部材２２０と中間リング状部材２２１との間に懸架された第１の形状記憶合金プレート２２３と、第１の形状記憶合金プレート２２３とは反対側の位置あるいは９０度ずれた位置で中間リング状部材２２１と基端側リング状部材２２２との間に懸架された第２の形状記憶合金プレート２２４とが設けられている。
【００８９】
各形状記憶合金プレート２２３、２２４の表面には加熱用の薄膜ヒータ２２５、２２６が貼付され、中間リング状部材２２１には第１の形状記憶合金プレート２２３に貼付された薄膜ヒータ２２５の加熱を制御するＩＣ２２７が設けられ、基端側リング状部材２２２には第２の形状記憶合金プレート２２４に貼付された薄膜ヒータ２２６の加熱を制御するＩＣ２２８が設けられている。そして、各ＩＣは基端側に延びる信号線２２９に接続され、信号線２２９は溶接プローブ操作部２０１に接続されている。また、湾曲機構はシリコンやテフロン、ポリウレタン等でなる保護チューブ２３０で被覆され、先端はノズル部材２３１を装着している。
【００９０】
また、レーザ光源１９６を制御する制御部１９８は、低出力のレーザ光を出力し受光部１９７で検知した光の強度に応じて補修面までの距離を算出し、その算出結果に基づいて高出力のレーザ光を出力するように制御する。
図４２は溶加材プローブ２０２の先端部を示す。湾曲機構はレーザ溶接プローブと同様の構成であるので同一の符号を付し説明は省略する。溶加材プローブ２０２の先端はノズル部材２３３が設けられ、ノズル部材２３３より溶加材２０３が突出可能になっている。
【００９１】
次に、このレーザ溶接用内視鏡装置の作用を説明する。
内視鏡１９１をガス管やガスタービン等の内部に湾曲と手元からの押し込みにより、内視鏡１９１の先端部を補修部近傍に位置させる。
そして、内視鏡１９１のチャンネルを介して先端より突出したレーザ溶接プローブ１９５を溶接プローブ操作部２０１のジョイスティック１９９で湾曲操作する。
【００９２】
この時、ＩＣ２２７、２２８を介して第１の形状記憶合金プレート２２３及び第２の形状記憶合金プレート２２４が薄膜ヒータ２２５、２２６によって加熱されて湾曲することで、レーザ溶接プローブ１９５の先端部が任意の方向に湾曲する。レーザ溶接プローブ１９５の先端を補修位置に定めた後、溶加材プローブ２０２も溶加材操作部２０７のジョイスティック２０５により湾曲させレーザ溶接プローブ１９５に近接させる。
【００９３】
位置を定めたところで溶加材操作部２０７のスイッチ２０６を押し、溶加材２０３を供給する。そして、溶接プローブ操作部２０１のスイッチ２００を押しレーザ光源１９６をＯＮする。この時レーザ光源１９６の出力は、図４３に示すように初めは低出力で補修面にレーザ光を発し、その反射光を入射用ファイバ２１５を介して制御部１９８の受光部１９７で反射光の強度を検出する。制御部１９８は反射光の強度に基づいて補修面までの距離を算出し、その計測状態〓の間は低出力のレーザ光を出力させる。そして、計測した距離に基づいて高出力のレーザ光を出力して溶接状態Bとなる。なお、レーザ光源１９６の出力が高くなると、反射光をカットする構成となっている。
【００９４】
このレーザ溶接内視鏡装置によれば、溶接時のレーザ溶接プローブ１９５と補修面との距離が多少異なっていても補修部に対して同程度の出力とすることができ、均一な溶接作業が可能であるという効果を奏する。なお、図４１の湾曲機構は、別の補修用マニピュレータの湾曲装置にも応用できる。
以上、本発明について詳述したが上述した実施形態に限定されることはなく、本発明の主旨のものであれば種々変形したものも含むものである。
【００９５】
本発明の関する発明を付記項として記す。
（付記項１）先端部に観察手段を有する内視鏡と、前記内視鏡の先端部に配設されタングステン電極及び接地電極を有するマイクロ溶接具と、補修部の空間にシールドガスを供給するシールドガス供給手段と、前記内視鏡の外部に配置され前記タングステン電極及び前記接地電極に電気的に接続する溶接電源と、前記内視鏡に設けられ前記タングステン電極と前記接地電極との間にアークを発生させるアーク発生手段とを備えたことを特徴とする溶接用内視鏡装置。
【００９６】
（付記項２）付記項１の溶接用内視鏡装置において、前記アーク発生手段は、内視鏡先端部側に配した。
（付記項３）付記項１の溶接用内視鏡装置において、前記アーク発生手段は、湾曲部の直後に配した。
【００９７】
（付記項４）付記項１の溶接用内視鏡装置において、前記観察手段は、固体撮像素子を有する撮像部を含み、前記アーク発生手段は前記撮像部の手元側の内視鏡内に配した。
（付記項５）付記項１の溶接用内視鏡装置において、前記アーク発生手段は内視鏡挿入部の基端側に配した。
【００９８】
（付記項６）付記項１の溶接用内視鏡装置において、前記アーク発生手段は外部装置に接続される内視鏡の接続部に配した。
（付記項７）付記項１の溶接用内視鏡装置において、前記アーク発生手段は、前記接地電極に接続された圧電素子と、慣性体と、前記慣性体に連結したばね手段と、前記慣性体を前記ばね手段の付勢に抗して手元側に移動させ前記ばね手段の付勢力で前記圧電素子に衝突させる牽引手段とを設けた。
【００９９】
（付記項８）付記項１の溶接用内視鏡装置において、前記マイクロ溶接具はマイクロ溶接具本体の先端から突出可能な複数のタングステン電極を備え、前記複数のタングステン電極を交互に突出させるスライド手段を設けた。
（付記項９）付記項８の溶接用内視鏡装置において、前記スライド手段は、前記タングステン電極に接続され加熱により収縮し前記タングステン電極を前記マイクロ溶接具本体内に退避させる形状記憶合金ばねと、アークの熱を前記形状記憶合金ばねに伝達する加熱手段とを設けた。
【０１００】
（付記項１０）付記項９の溶接用内視鏡装置において、前記加熱手段は、前記タングステン電極と溶接電源とを前記形状記憶合金ばねを介して電気的に接続してなる。
（付記項１１）付記項９の溶接用内視鏡装置において、前記加熱手段は、前記タングステン電極に前記形状記憶合金ばねを連結し、前記タングステン電極を介してアークの熱を伝達する。
【０１０１】
（付記項８乃至付記項１１の課題）
溶接内視鏡装置においては、電極が高温になり、電極の消耗や破損、または内視鏡の破損の可能性がある。そこで、その目的とするところは、溶接時に発生する熱によるタングステン電極の耐久性を向上することにある。
（付記項８乃至付記項１１の効果）
複数のタングステン電極をマイクロ溶接具の先端から交互に突出して溶接を行うことにより、タングステン電極のアークの熱による耐久性を向上できる。
【０１０２】
（付記項１２）付記項１の溶接用内視鏡装置において、前記マイクロ溶接具は、前記タングステン電極及び前記接地電極を囲む円筒部材と、前記円筒部材の内部に連通しシールドガスを供給するシールドガス供給手段とを設けた。
（付記項１３）付記項１２の溶接用内視鏡装置において、前記円筒部材を耐熱性の材質とした。
（付記項１４）付記項１２の溶接用内視鏡装置において、前記円筒部材をセラミックスとした。
【０１０３】
（付記項１２乃至付記項１４の課題）
溶接用内視鏡装置においては、シールドガスを溶接部に流して、溶接部が酸化するを防止している。広い空間でシールドガスを充満させるには、多量にシールドガスを流す必要があるとともに、完全に空気と置換することが難しい。そこで、その目的とするところは、少量のシールドガスで確実にシールドして、確実に溶接を行う装置を提供することにある。
また、溶接内視鏡装置において、溶接デバイスを正確に位置させ、その後確実に補修箇所に固定するのは難しい。そこで、その目的とするところは、溶接時に電極を確実に位置固定することにある。
【０１０４】
（付記項１２乃至付記項１４の効果）
溶接部を円筒部材により狭い空間で閉じて溶接することができるので、シールドガスの量を少なく、確実にシールドさせることができ、作業が効率的である。
またマイクロ溶接具を補修箇所に押し当てながらの作業となり、確実に位置固定でき、正確な作業ができる。
【０１０５】
（付記項１５）付記項１の溶接用内視鏡装置において、前記マイクロ溶接具の温度を検出する温度センサを設けた。
（付記項１６）付記項１５の溶接用内視鏡装置において、前記温度センサを熱電対とした。
【０１０６】
（付記項１７）付記項１５の溶接用内視鏡装置において、前記温度センサを前記マイクロ溶接具の先端部の外部または内部に設けた。
（付記項１８）付記項１５の溶接用内視鏡装置において、前記温度センサを前記内視鏡の先端部の外部または内部に設けた。
【０１０７】
（付記項１９）付記項１５の溶接用内視鏡装置において、前記温度センサを前記内視鏡の先端部に対して着脱自在とした。
（付記項２０）付記項１６の溶接用内視鏡装置において、前記温度センサは、前記内視鏡先端部に対して着脱自在なアダプタに設けた。
【０１０８】
（付記項２１）付記項１５の溶接用内視鏡装置において、前記温度センサの出力に応じて前記溶接電源の出力を変化させる制御手段を設けた。
（付記項２２）付記項１５の溶接用内視鏡装置において、前記温度センサの検知する温度に閾値を設け、閾値温度に達したら溶接電源を切る制御手段を設けた。
【０１０９】
（付記項１５乃至付記項２２の課題）
溶接内視鏡装置においては、電極が高温になり、電極の消耗や破損、または内視鏡の破損の可能性がある。そこで、その目的とするところは、溶接時に発生する熱に対して、温度があるレベル以上に高温とならない装置を提供することにある。
（付記項１５乃至付記項２２の効果）
温度センサを用いた制御により、溶接時に発生する熱を最小限に抑えることができ、内視鏡やマイクロ溶接具の破損の防止ができる。
【０１１０】
（付記項２３）先端部に観察手段を有する内視鏡と、前記内視鏡の先端部に設けたマイクロ溶接具と、溶接する補修部の大きさを計測する計測手段と、前記計測手段の出力に応じて前記溶接電源の出力を変化させる溶接制御部とを設けたことを特徴とする溶接用内視鏡装置。
（付記項２４）付記項２３の溶接用内視鏡装置において、前記補修部を撮像しモニタに画像を映す撮像手段とを備え、前記計測手段は前記モニタを通じて前記補修部の大きさを入力する入力手段を備える。
【０１１１】
（付記項２５）先端部に観察手段を有する内視鏡と、前記内視鏡に配設されたレーザ溶接具と備えた溶接用内視鏡装置において、前記レーザ溶接具はレーザ光源からのレーザ光を伝送する第１のレーザファイバと、出射されたレーザ光の反射光を受光部に伝送する第２のレーザファイバと、前記受光部の出力に基づいて前記レーザ光源の光の強さを制御する制御部を含むことを特徴とする溶接用内視鏡装置。
【０１１２】
（付記項２６）付記項２５の溶接用内視鏡装置において、前記受光部は、光の強度を検知するフォトダイオードとした。
（付記項２７）付記項２５の溶接用内視鏡装置において、前記制御部は、初めに低レベルのレーザ光を出力し、前記受光部の出力に基づいて距離を計測する距離計測手段と、前記距離計測手段に基づいて高レベルのレーザ光を出力する。
【０１１３】
（付記項２８）先端部に観察手段を有する内視鏡と、前記内視鏡の先端部に設けられたマイクロ溶接具と備えた溶接用内視鏡装置において、前記内視鏡先端部からシールドガスを放出するシールドガス供給手段と、前記内視鏡先端部より前記シールドガスを外部に排気する排気手段と、前記シールドガスの放出に伴い作業空間内の圧力を検知する圧力センサと、前記圧力センサに基づき排気手段の排気量を制御する制御手段を備えたことを特徴とする溶接用内視鏡装置。
【０１１４】
（付記項２８の課題）
溶接用内視鏡装置においては、シールドガスを溶接部に流して、溶接部が酸化するのを防止している。溶接作業をパイプ内の閉空間で作業を行うときに、シールドガスが充満すると内圧が高まり、溶接箇所が外部に突出するなど変形の可能性がある。そこで、その目的とするところは、溶接を正確に行う装置を提供することにある。
（付記項２８の効果）
排気手段でシールドガスによる作業空間の内圧を制御でき、正確に溶接が行える。
【０１１５】
（付記項２９）先端部に観察手段を有する内視鏡と、前記内視鏡の先端部に配設されタングステン電極及び接地電極を有するマイクロ溶接具と、補修部の空間にシールドガスを供給するシールドガス供給手段と、前記内視鏡の外部に配置され前記タングステン電極及び前記接地電極に電気的に接続する溶接電源とを備えたことを特徴とする溶接用内視鏡装置。
（付記項３０）付記項２９の溶接用内視鏡装置において、前記接地電極は前記タングステン電極よりも前記マイクロ溶接具前方に突き出すように設ける。
【０１１６】
【発明の効果】
以上述べた通り本発明によれば、ＴＩＧ溶接である溶接用内視鏡装置の長さが長尺となってもアークを確実に発生できるため、補修作業を確実にこなすことができる。また短いものから長尺までの溶接内視鏡装置を提供でき、使用用途が拡がる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の第１の実施形態を示し、溶接用内視鏡装置の全体図である。
【図２】図２は本発明の第１の実施形態を示し、内視鏡の先端側を示す図である。
【図３】図３は本発明の第１の実施形態を示し、内視鏡の湾曲部の空気圧アクチュエータを示す図である。
【図４】図４は本発明の第１の実施形態を示し、内視鏡の湾曲部の空気圧アクチュエータを示す図である。
【図５】図５は本発明の第１の実施形態を示し、内視鏡の湾曲部の空気圧アクチュエータを示す図である。
【図６】図６は本発明の第１の実施形態を示し、マイクロ溶接具のタングステン溶接部の先端部を示す図である。
【図７】図７は本発明の第１の実施形態を示し、マイクロ溶接具のタングステン溶接部の先端部を示す図である。
【図８】図８は本発明の第１の実施形態を示し、マイクロ溶接具のタングステン溶接部の先端部を示す図である。
【図９】図９は本発明の第１の実施形態を示し、マイクロ溶接具のタングステン溶接部の分解図である。
【図１０】図１０は本発明の第１の実施形態を示し、アクチュエータ発生機構を示す図である。
【図１１】図１１は本発明の第１の実施形態を示し、アクチュエータ発生機構を示す図である。
【図１２】図１２は本発明の第１の実施形態を示し、アクチュエータ発生機構を示す図である。
【図１３】図１３は本発明の第１の実施形態の変形例を示し、マイクロ溶接具のタングステン溶接部を示す図である。
【図１４】図１４は本発明の第２の実施形態を示し、溶接用内視鏡装置を示す図である。
【図１５】図１５は本発明の第２の実施形態を示し、モニタの使用状態を示す図である。
【図１６】図１６は本発明の第３の実施形態を示し、マイクロ溶接具のタングステン溶接部を示す図である。
【図１７】図１７は本発明の第３の実施形態を示し、タングステン電極と溶接電源との関係を示す図である。
【図１８】図１８は本発明の第４の実施形態を示し、マイクロ溶接具のタングステン溶接部を示す図である。
【図１９】図１９は本発明の第５の実施形態を示し、マイクロ溶接具のタングステン溶接部を示す図である。
【図２０】図２０は本発明の第５の実施形態を示し、タングステン溶接部の先端側断面図である。
【図２１】図２１は本発明の第５の実施形態を示し、図２０のＡ−Ａ断面図である。
【図２２】図２２は本発明の第６の実施形態を示し、溶接用内視鏡装置を示す図である。
【図２３】図２３は本発明の第７の実施形態を示し、マイクロ溶接具のタングステン溶接部を示す図である。
【図２４】図２４は本発明の第７の実施形態を示し、マイクロ溶接具のタングステン溶接部を示す図である。
【図２５】図２５は本発明の第８の実施形態を示し、内視鏡の先端部を示す図である。
【図２６】図２６は本発明の第８の実施形態を示し、マイクロ溶接具のタングステン溶接部を示す図である。
【図２７】図２７は本発明の第８の実施形態の変形例を示す図である。
【図２８】図２８は本発明の第８の実施形態の変形例を示す図である。
【図２９】図２９は本発明の第８の実施形態の変形例を示す図である。
【図３０】図３０は本発明の第８の実施形態の変形例を示す図である。
【図３１】図３１は本発明の第８の実施形態の変形例を示す図である。
【図３２】図３２は本発明の第８の実施形態の変形例を示す図である。
【図３３】図３３は本発明の第９の実施形態を示し、溶接用内視鏡装置を示す図である。
【図３４】図３４は本発明の第１０の実施形態を示し、内視鏡の先端部と温度アダプタを示す図である。
【図３５】図３５は本発明の第１０の実施形態を示し、内視鏡の先端部を示す図である。
【図３６】図３６は本発明の第１０の実施形態を示し、温度アダプタの断面図である。
【図３７】図３７は本発明の第１１の実施形態を示し、内視鏡の先端部を示す図である。
【図３８】図３８は本発明の第８の実施形態乃至第１１の実施形態における、溶接電源のＯＮ−ＯＦＦを制御する他の制御方法を示す図である。
【図３９】図３９は本発明の溶接用内視鏡装置の関連技術を示し、溶接用内視鏡装置を示す図である。
【図４０】図４０は本発明の溶接用内視鏡装置の関連技術を示し、レーザ溶接プローブと制御部を示す図である。
【図４１】図４１は本発明の溶接用内視鏡装置の関連技術を示し、レーザ溶接プローブの湾曲構造を示す図である。
【図４２】図４２は本発明の溶接用内視鏡装置の関連技術を示し、溶加材プローブの先端部の断面図である。
【図４３】図４３は本発明の溶接用内視鏡装置の関連技術を示し、レーザ光の出力の制御を示す図である
【符号の説明】
１  内視鏡
７  タングステン溶接部
８  溶加材供給部
１６  シールドガス供給管
１９  硬性ヘッド部
３６  タングステン電極
３７  接地電極
４３  溶加材
５５  アーク発生部
７０  圧電素子
７１  慣性体
７２  操作ワイヤ
７４  圧縮コイルバネ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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【図３７】
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【図３８】
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【図３９】
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【図４０】
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【図４１】
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【図４２】
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【図４３】
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