(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ホルダ内の軸心位置にＣＣＤカメラを備え、且つ上記ホルダの前端部内側に該ホルダの内部空間を仕切るように複数枚の光学部品を備えて、観察すべき溶接部よりＣＣＤカメラに入射する光を、上記光学部品により調整することができるようにしてあり、且つ上記ホルダを冷却水で冷却するようにしてある溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置において、上記ホルダ内のＣＣＤカメラの外面とホルダの内面との間に所要の空間部を形成して、支持部材を介して上記ホルダに上記ＣＣＤカメラを固定支持させるようにすると共に、ホルダの後端部に、パージガスを導くためのガスラインを接続するガス入口を設け、且つホルダの前端部所要位置に、個々の光学部品に対応して該光学部品の前後における該ホルダの内部空間を連通させるためのガス通路を、該ホルダの内部空間を直列に接続させるように備えてなり、ガス入口よりホルダ内に導入したパージガスを上記空間部を経て、ガス通路、ホルダの内部空間を順次流通させた後、外部に排出できるようにした構成を有することを特徴とする溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置。
【請求項２】
前後方向に隣接する光学部品に対応してホルダの内部空間を直列に接続するように設けられるガス通路を、周方向１８０度の位置に配置した請求項１記載の溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置。
【請求項３】
ホルダにＣＣＤカメラを固定支持する支持部材を、螺旋方向に断続又は連続して延びる整流板とした請求項１又は２記載の溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はレーザ溶接作業時において溶接部を観察するために用いる溶接部可視化装置のカメラユニットを冷却するための冷却装置に関するもので、特に冷却効率を従来に比して飛躍的に向上させることができる溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
溶接作業時において、溶接部（溶融部）の観察は、溶接品質の管理、安定化のために重要なことである。
【０００３】
この種溶接部の観察は、従来、溶接部の発光に頼って行っていたため、たとえば、ＴＩＧ溶接等における溶接部では可能であるが、レーザ溶接（ＹＡＧ）における溶接部では、溶接部が高輝度なプラズマによって覆われて、プラズマ光やレーザ散乱光がその周囲より強烈に発せられ、該プラズマ光及びレーザ散乱光の方が溶接部からの発光よりも強いことから、これらの発光に溶接部の発光が埋もれてしまい、溶接部の観察は極めて困難であった。
【０００４】
このため、近年、レーザ溶接作業時における溶接部の観察を行うための手法の一つとして、レーザ溶接による溶接部へ向けて該溶接部のプラズマ光やレーザ散乱光よりも高輝度な短パルスレーザ光を照射し、この短パルスレーザ光により照射された溶接部を、ＣＣＤカメラを具備してなるカメラユニットで撮影することにより可視化を図ることができるようにした溶接部可視化装置が提案されてきている。
【０００５】
この種溶接部可視化装置で用いられるカメラユニットＩは、図３にその一例の概略を示す如く、後端を閉塞させた円筒形状のホルダ１の内側に、ＣＣＤカメラ２を前向きに収納して軸心位置に固定し、且つ該ＣＣＤカメラ２の前方位置となるホルダ１の前端部内側に、所要数の、たとえば、２枚の光学フィルター類等の光学部品３と４を設置して、観察すべき溶接部よりＣＣＤカメラ２に入射する光を、上記各光学部品３と４により、たとえば、光量を減少させたり、波長を制限したりする等、所望の状態となるように調整することができるようにしてある。
【０００６】
ところで、上記溶接部可視化装置のカメラユニットＩは、使用時には溶接部に直面させられるものであり、溶接部から放射される輻射エネルギーや反射エネルギーにより加熱されるようになることから、上記ホルダ１の側壁の厚み方向中間部に、周方向及び長手方向に延びる冷却水通路５を形成し、且つ該冷却水通路５に、図示しない冷却水供給部より冷却水６を導くための冷却水供給ライン７と、冷却水排出ライン８とをそれぞれホルダ１の後端側より連通接続させた構成としてなる冷却装置を設けて、上記冷却水供給ライン７を通して導いた冷却水６を、上記ホルダ１の冷却水通路５に流通させることにより、該ホルダ１を冷却し、これにより、ホルダ１内のＣＣＤカメラ２及び各光学部品３，４を熱伝導により間接的に冷却することができるようにしてある。なお、９はＣＣＤカメラ２と外部とを接続するためにホルダ１の後端部を貫通させた電力供給ケーブルや出力ケーブル等のケーブル類を示す。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記従来のカメラユニットＩの冷却装置は、冷却水６によりホルダ１内部を間接冷却するのみのものであることから、冷却効率があまり高くなく、レーザ溶接作業時におけるカメラユニットＩの内部温度の上昇を抑えきれなくなる虞があり、カメラユニットＩの内部温度が上昇した場合には、光学部品３や４が損傷したり、ＣＣＤカメラ２が動作許容温度範囲から離脱する等の問題が生じることから、溶接部可視化装置を長時間に亘り連続使用することはできないというのが実状であった。
【０００８】
そこで、本発明は、カメラユニットの内部を効率よく冷却することができる溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置を提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記課題を解決するために、ホルダ内の軸心位置にＣＣＤカメラを備え、且つ上記ホルダの前端部内側に該ホルダの内部空間を仕切るように複数枚の光学部品を備えて、観察すべき溶接部よりＣＣＤカメラに入射する光を、上記光学部品により調整することができるようにしてあり、且つ上記ホルダを冷却水で冷却するようにしてある溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置において、上記ホルダ内のＣＣＤカメラの外面とホルダの内面との間に所要の空間部を形成して、支持部材を介して上記ホルダに上記ＣＣＤカメラを固定支持させるようにすると共に、ホルダの後端部に、パージガスを導くためのガスラインを接続するガス入口を設け、且つホルダの前端部所要位置に、個々の光学部品に対応して該光学部品の前後における該ホルダの内部空間を連通させるためのガス通路を、該ホルダの内部空間を直列に接続させるように備えてなり、ガス入口よりホルダ内に導入したパージガスを上記空間部を経て、ガス通路、ホルダの内部空間を順次流通させた後、外部に排出できるようにした構成とする。
【００１０】
溶接部可視化装置の使用時に、パージガスをガス入口よりホルダ内に吹き込むようにすると、ガス入口よりホルダ内に吹き込まれたパージガスは、空間部を通過する際にＣＣＤカメラの表面と接触させられながら前方へ送られた後、更に、光学部品の表面に接触させられてからホルダの前端開口部より外部に放出されるので、ＣＣＤカメラ及び光学部品は流通するパージガスにより直接的に冷却されるようになる。
【００１１】
又、前後方向に隣接する光学部品に対応してホルダの内部空間を直列に接続するように設けられるガス通路を、周方向１８０度の位置に配置した構成とすることにより、ガス通路より次のガス通路に向かうパージガスを、隣接する光学部品の間で周方向１８０度の方向に流通させることができることから、光学部品の表面に一様にパージガスを接触させることができて、各光学部品の冷却効率を高めることができる。
【００１２】
更に、ホルダにＣＣＤカメラを固定支持する支持部材を、螺旋方向に断続又は連続して延びる整流板とした構成とすることにより、ＣＣＤカメラの外周側の空間部を流通するパージガスの流れ方向を整流板により螺旋状にすることができることから、ＣＣＤカメラの外周面全体を均等にパージガスと接触させることができて、ＣＣＤカメラの冷却効率を高めることができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１４】
図１（イ）（ロ）は本発明の溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置の実施の一形態を示すもので、図３に示したものと同様に、ホルダ１の内側にＣＣＤカメラ２を収納して、該ＣＣＤカメラ２の前側に光学部品３，４が設置してあり、且つホルダ１を冷却水６で冷却するようにしてある構成において、上記ホルダ１とＣＣＤカメラ２との間に所要大きさの空間部１０を形成させるために、ホルダ１の内径を、収納すべきＣＣＤカメラ２の外径より所要寸法大きくすると共に、該ホルダ１内の軸心部にＣＣＤカメラ２を保持させるために、該ホルダ１の後端寄りの軸心位置に、棒状の支持部材１１を介してＣＣＤカメラ２を固定支持させて、該ホルダ１の内周面とＣＣＤカメラ２の外周面との間、及び、ホルダ１の後端部内側面とＣＣＤカメラ２の後端面との間に、所要大きさの空間部１０を形成させるようにし、且つ上記ホルダ１の後端部に、空間部１０に連通するガス入口１２を設けて、該ガス入口１２に図示しないパージガス供給部をガスライン１３を介して接続し、更に、光学部品３の取付位置のホルダ１の内側壁の１個所に、該光学部品３の後側から前側に迂回するガス通路１４を、又、光学部品４の取付位置のホルダ１の内側壁の１個所に、該光学部品４の後側から前側へ迂回するガス通路１５をそれぞれ設け、パージガス供給部よりガスライン１３を通して導いたパージガス１６を、ガス入口１２よりホルダ１内の空間部１０を通して光学部品３の後側、ガス通路１４、光学部品３と４の間、ガス通路１５を順に通過させてホルダ１の前端開口部より外部ヘ放出できるようにする。
【００１５】
又、上記ガス通路１４と１５は、１８０度の位置に設けるようにする。
【００１６】
なお、ホルダ１の側壁部に設けられる冷却水通路５は、図３に示す従来方式と同じでよいが、上記ガス通路１４や１５と干渉するような場合には、図３に比して短かくするようにする。又、ホルダ１の後端部におけるケーブル類９の貫通部は、図示しないパッキン等により気密とすることができるようにしてある。その他、図３に示したものと同一のものには同一符号が付してある。
【００１７】
上記冷却装置によりカメラユニットＩを冷却する場合は、従来と同様に冷却水通路５に冷却水６を流通させて、該流通する冷却水６によりホルダ１内部を間接的に冷却すると共に、パージガス供給部よりガスライン１３を通して導いたパージガス１６を、ガス入口１２よりホルダ１内に吹き込んで、ＣＣＤカメラ２と光学部品３，４を冷却するようにする。この場合、ホルダ１内に吹き込まれたパージガス１６は、先ず、空間部１０内を流通させられる際にＣＣＤカメラ２の表面と接触し、更に、光学部品３の後側からガス通路１４を経て光学部品３と４の間を通り、ガス通路１５を経て、光学部品４の前側に導かれる際に光学部品３と４の各表面と接触することから、上記ＣＣＤカメラ２の表面及び各光学部品３及び４の前後両側面を、接触するパージガス１６により直接的に冷却することができる。
【００１８】
このように、ＣＣＤカメラ２と光学部品３及び４を、パージガス１６により直接的に冷却することができることから、熱伝導率を大幅に増大させることができて、従来と同様の冷却水６による間接冷却と相俟って冷却効率を飛躍的に向上させることができる。これにより、光学部品３や４が損傷したり、ＣＣＤカメラ２が動作許容温度範囲から離脱する等の問題が生じる虞を解消することができて、溶接部可視化装置を長時間に亘り連続使用することが可能となる。この際、ガス通路１４と１５を周方向１８０度の位置に配した構成とすることにより、光学部品３と４の間に流れるパージガス１６に対して光学部品３の前面及び光学部品４の後面を確実に接触させることができて、光学部品３及び４の冷却効率を高めることができる。なお、上記において、冷却用のガスとしてはパージガス１６を使用しているので、ホルダ１の前端開口部から溶接部の方向に吹き出されても何ら問題は生じることはない。
【００１９】
次に、図２（イ）（ロ）はいずれも本発明の実施の他の形態を示すもので、図１（イ）（ロ）に示したものと同様な構成としてある溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置において、ホルダ１の内側にＣＣＤカメラ２を固定支持するための支持部材１１を、棒状とすることに代えて、図２（イ）では螺旋方向に断続的に延びる複数の整流板状の支持部材１７としたもの、又、図２（ロ）では螺旋方向に一連に延びる整流板状の支持部材１８をとしたものである。
【００２０】
本実施の形態によれば、図２（イ）（ロ）のいずれの場合においても、ホルダ１内に吹き込まれたパージガス１６を支持部材１７，１８により、ＣＣＤカメラ２の外周に沿い螺旋状に流すことができることから、ＣＣＤカメラ２の外周面全体を均等にパージガス１６と接触させることができて、ＣＣＤカメラ２の冷却効果を向上させることができる。
【００２１】
なお、本発明は上記実施の形態のみに限定されるものではなく、図１（イ）（ロ）及び図２（イ）（ロ）では、本発明の冷却装置を、２枚の光学部品３，４をＣＣＤカメラ２の前方に備えたカメラユニットＩに採用したものを示したが、１枚の光学部品を有するカメラユニットに採用してもよく、又、３枚以上の光学部品を備えたカメラユニットに採用してもよく、この場合は、隣接する光学部品に対応してホルダ１内周面に設けるガス通路同士を、交互に周方向１８０度に配置することが望ましいこと、図２（イ）（ロ）では、ホルダ１内にＣＣＤカメラ２を固定支持させるための支持部材１７，１８自体をそれぞれ螺旋板状としたものを示したが、図１（イ）（ロ）に示した支持部材１１と同様の支持部材とは別に、パージガス１６の整流を行うための整流板を設けるようにしてもよいこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べた如く、本発明の溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置によれば、ホルダ内の軸心位置にＣＣＤカメラを備え、且つ上記ホルダの前端部内側に該ホルダの内部空間を仕切るように複数枚の光学部品を備えて、観察すべき溶接部よりＣＣＤカメラに入射する光を、上記光学部品により調整することができるようにしてあり、且つ上記ホルダを冷却水で冷却するようにしてある溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置において、上記ホルダ内のＣＣＤカメラの外面とホルダの内面との間に所要の空間部を形成して、支持部材を介して上記ホルダに上記ＣＣＤカメラを固定支持させるようにすると共に、ホルダの後端部に、パージガスを導くためのガスラインを接続するガス入口を設け、且つホルダの前端部所要位置に、個々の光学部品に対応して該光学部品の前後における該ホルダの内部空間を連通させるためのガス通路を、該ホルダの内部空間を直列に接続させるように備えてなり、ガス入口よりホルダ内に導入したパージガスを上記空間部を経て、ガス通路、ホルダの内部空間を順次流通させた後、外部に排出できるようにした構成としてあるので、従来と同様に冷却水によるホルダ内部の間接冷却を行うほかに、パージガスをガス入口よりホルダ内の空間部に吹き込むことにより、パージガスを空間部を通して流しながらＣＣＤカメラと接触させてＣＣＤカメラの冷却を行うと共に、光学部品毎に設けられたガス通路を通して光学部品の表面に接触させて光学部品をパージガスにより直接的に冷却することができ、熱伝導率を大幅に増大させることができて、従来に比して冷却効率を飛躍的に向上させることができ、光学部品の損傷や、ＣＣＤカメラが動作許容温度範囲から離脱する等の問題が生じる虞を解消することができ、溶接部可視化装置を長時間に亘り連続使用することが可能となるという優れた効果を発揮し、又、前後方向に隣接する光学部品に対応してホルダの内部空間を直列に接続するように設けられるガス通路を、周方向１８０度の位置に配置した構成とすることにより、ガス通路より次のガス通路に向かうパージガスを、隣接する光学部品の間で周方向１８０度の方向に流通させることができることから、光学部品の表面に一様にパージガスを接触させることができて、光学部品の冷却効率を高めることができ、更に、ホルダにＣＣＤカメラを固定支持する支持部材を、螺旋方向に断続又は連続して延びる整流板とした構成とすることにより、ＣＣＤカメラの外周側の空間部を流通するパージガスの流れ方向を整流板により整流することができて、ＣＣＤカメラの外周面全体を均等にパージガスと接触させることができ、ＣＣＤカメラの冷却効率を高めることができるという効果を発揮する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の溶接部可視化装置用カメラユニットの冷却装置の実施の一形態を示すもので、（イ）は概略切断側面図、（ロ）は（イ）のＡ−Ａ方向矢視図である。
【図２】本発明の実施の他の形態を示すもので、（イ）は支持部材を螺旋方向に断続して延びる整流板状としたものを示す概略切断側面図、（ロ）は支持部材を螺旋方向に連続して延びる整流板状としたものを示す概略切断側面図である。
【図３】従来の溶接部可視化装置用カメラユニットを示す概略切断側面図である。
【符号の説明】
Ｉ  カメラユニット
１  ホルダ
２  ＣＣＤカメラ
３  光学部品
４  光学部品
６  冷却水
１０  空間部
１１  支持部材
１２  ガス入口
１３  ガスライン
１４  ガス通路
１５  ガス通路
１６  パージガス
１７  支持部材（整流板）
１８  支持部材（整流板）
【図１】
0004352574.tif 000002
【図２】
0004352574.tif 000003
【図３】
0004352574.tif 000004