JPH074669B2 - 検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、検出装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】本発明は本質的に自動溶接工程におい
て、汚染気体から光学手段を保護するための装置および
方法に関する。自動溶接においては、例えば「アーク溶
接の自動化に関する電気光学センサ」と題する論文（計
測工学，１９８４年，５１，７／８，２５９〜２６３ペ
ージ）で述べられているように、検出器が実際の溶接の
直前に、被溶接面の輪郭を走査するために、溶接トーチ
に非常に接近して配置される。検出器はこのため、溶接
中に発生する汚染気体や溶接スパツタにさらされる。自
動溶接装置の従来技術においては、検出器は被溶接面か
ら反射したレーザー光線を収集し、検出するためのレー
ザー光源と光学手段とを含む。レーザー光線は窓を通過
したハウジングから出て行き、反射光線は同様に窓を通
過してハウジングに入る。

【０００３】どちらの窓も機械的にシールドすることで
容易に溶接スパツタから保護することができる。しかし
ながら、より一層の予防手段がないため、溶接工程の早
い段階においてすでに汚染気体は、放射および反射光線
をかなり減衰させ、ひいては分散させるような堆積物を
窓に生じさせ、このため正確な検出が妨げられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、特に
自動溶接工程において汚染気体から光学手段を保護する
ための装置を提供することによつて、この問題を解決す
ることである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明は、溶接されるべ
き表面から反射される光を検出し、その溶接中に溶接雰
囲気内で用いられる検出装置において、光が透過するこ
とができる四角の表面を備えるガラス窓８，９と、溶接
ガスから前記ガラス窓８，９の前記表面を保護するため
に、清浄なガスの薄い層状の流れを形成する手段とを備
え、前記手段は、ガス排出口１２，１３に清浄なガスを
供給する手段５，６，１７を含み、ガス排出口１２，１
３は、ガラス窓８，９の一側部に配置されており、ガラ
ス窓８，９の反対側に、前記表面を縦に接触しながら流
れる清浄なガスの流れを方向付けるものであり、ガス排
出口１２，１３は、スリット状に形成されており、この
スリット状のガス排出口１２，１３は、薄い層状の流れ
の方向に対して垂直な方向から見たとき、前記ガラス窓
８，９の表面の幅Ｗ１に等しい長さＷ１を有しており、
この排出口１２，１３は、厚みｙを有しており、このガ
ス排出口１２，１３は、ガラス窓８，９に、介在物なし
で連続して連なり、ガス排出口１２，１３は、前記薄い
層状の流れの方向に予め定める長さａ，ｂを有してお
り、これによつてガス排出口１２，１３の厚みｙに対す
る長さａ，ｂの比ａ／ｙ，ｂ／ｙは、１０〜２０の間に
定められており、このガス排出口１２，１３の断面の形
状は、ガス排出口１２，１３の長さａ，ｂに沿って一定
であることを特徴とする検出装置である。

【０００６】

【作用】本発明に従えば、清浄な気体は、光学手段の表
面を横切ってその表面に接触し、その排出孔は、光学手
段の大きさと実質的に等しい長さを有しており、さらに
比ａ／ｙ，ｂ／ｙは、１０〜２０の値を有し、こうして
光学手段の表面に汚染粉塵が付着することなく、またた
とえ付着したとしても除去され、光学手段の表面が常に
清浄に保たれる。特に比ａ／ｙ，ｂ／ｙを１０〜２０に
定め、１０未満では、厚みｙが大きく、したがって層流
が確実に形成されず、粉塵が光学手段の表面に付着しや
すくなる。また比が２０を超えると、圧力損失が大きく
なり、層流を形成するために、大きな圧力を必要とす
る。

【０００７】

【実施例】図１において参照符１は自動制御溶接工程の
ための検出器のハウジングの一部を示し、この検出器は
図示されていないレーザー光源を含む。ハウジング１は
矢符Ａの方向に放射されるレーザー光線のための出口窓
２と、矢符Ｂの方向に反射される光線のための入口窓２
ａを有する。ハウジング１には、圧縮空気あるいは圧縮
二酸化炭素のようなシールド気体のための供給管５に連
結している本体４が固定される。

【０００８】本体４にはカバー７が取りはずし可能に装
着される。このカバー７は放射されたレーザー光線のた
めのガラス窓８と反射された光線のためのガラス窓９を
保持する。このカバー７はバネストリツプ１０によつて
本体４に取り着けられる。本体４とハウジング１とで供
給管５を通つて供給される気体のためのバツフアー空間
を形成する部屋６を形成し、これによつて、気体供給圧
力の変動にもかかわらず、前記本体４から排出され窓８
および９上にわたつて流れる気体の圧力が実質的に一定
に保たれる。供給管５を通つて供給される気体の入口５
ａは部屋６の側壁に位置し、このため気体は紙面に垂直
な方向に沿つて入る。部屋６を通る気体の流れの適度な
均一化はこのように達成される。

【０００９】部屋６を通る供給管５からの気体の流れの
方向は、矢符により第１図に概略的に示されている。ガ
ラス窓８および９は、溶接工程において放出された蒸気
や酸化物が、窓２および３を通つて、レーザー光源や反
射光線の収集手段のような光学手段に付着したり、これ
らを汚染するのを防ぐ。

【００１０】ガラス窓８および９の外面はカバー７の内
面に密着して設けられる。案内板１１は、スリツト状排
出口である偏平な通路１２および１３がこの案内板１１
の底面とガラス窓８および９の外面との間に個別的に形
成されるように、ガラス窓８および９にわたつてカバー
７の外面上に装着され、この通路１２および１３は高さ
ｙ、長さａ，ｂをそれぞれ有する。高さｙは実質的にカ
バー７の厚みに等しい。

【００１１】ガラス窓８および９は、この２つのガラス
窓８，９の内面に静止した定着板１４によつてカバー７
に定着され、一方、ガラス窓８および９の素材と実質的
に等しい厚みのスペーサ板１５がさらにカバー７と定着
板１４の間に設置される。

【００１２】ガラス窓９とスペーサ板１５とは、板状体
を構成する。

【００１３】スロツト状導入口１７は、定着板１４、な
らびにガラス窓９およびスペーサ板１５によつて形成さ
れ、導入口１７はカバー７が一旦、本体４に装着された
ら本体４の排出口１６に重なり合う。供給管５から供給
される気体はこのように部屋６、排出口１６、そして導
入口１７を通り通路１２および１３に流れる。

【００１４】第２図に示されるように、ガラス窓９と案
内板１１の間の通路１３の幅は、スロツト状導入口１７
の幅Ｗ１に等しい。

【００１５】ハウジング１と本体４とは、基体を構成
し、この基体は、前述のように前面（第１図の右方）に
臨んで凹んだ部屋６を有し、この部屋６の一端部寄り
（第１図の上方寄り）に入口５ａが形成され、この一端
部に対向する他端部（第１図の下方寄り）に排出口１６
が形成されている。前記入口５ａには、供給手段である
供給管５から前述のように圧縮空気などが圧送供給され
る。ガラス窓９は透明であるので、レーザー光線が透過
する。

【００１６】板状体の一部を構成するガラス窓９は、部
屋６を覆つている部分９ａを有する。スペーサ板１５
は、排出口１６よりも第１図の下方に配置されている。
ガラス窓９は、前記部分９ａと、その前記部分９ａより
も導入口１７寄りで導入口１７から予め定める長さｂに
わたる部分９ｂとを有する。こうしてガラス窓９とスペ
ーサ板１５とから成る板状体は、排出口１６よりも部屋
６から遠去かる位置（第１図の下方）まで延びている。
板状体の少なくとも前記部分９ａは、上述のようにレー
ザー光線を透過するために透明である。導入口１７は、
排出口１６に重なり合い、この導入口１７は、前記部分
９ａの幅と等しい幅Ｗ１を、上述のように有している。
導入口１７はまた、一様な開口間隔Ｗ２で、第１図の紙
面に垂直方向、第２図の左右方向に細長く形成されてい
る。こうして板状体は平らであり、基本的には、前記基
体に取付けられる。

【００１７】カバー７は、前記板状体の外面に設けら
れ、前記部分９ａ，９ｂと導入口１７とを露出させて各
両側方を囲む切欠き７ａを有する。このカバー７は、通
路１３の高さに等しい厚みｙを有し、薄い板状に形成さ
れる。

【００１８】案内板１１は、カバー７上で、ガラス窓９
とスペーサ板１５とによつて構成される前記板状体に平
行に設けられる。この案内板１１は、導入口１７を覆う
とともに、前記部分９ｂとの間で、偏平な通路１３を形
成する。この通路１３は、カバー７の厚みｙに等しい高
さｙを有しており、導入口１７に連通する。こうして案
内板１１は、第１図においてガラス窓９の前記部分９ａ
から第１図の下方に予め定める長さｂにわたつて延びる
部分９ｂを覆つて、この部分９ｂとの間で、案内板１１
によつて偏平な通路１３を形成する。

【００１９】反射されたレーザー光線は、光学手段によ
つて受光され、この光学手段は、ハウジング１と本体４
とによつて構成される基体の部屋６を介して前記部分９
ａに臨んでおり、これによつてレーザー光線を受光する
ことができる。このカバー７の切欠き７ａは、ガラス窓
９の部分９ａ，９ｂの両側方を囲むとともに、導入口１
７の両側方を囲むように形成される。

【００２０】上述の説明は主としてガラス窓９に関して
行われたけれども、もう１つのガラス窓８に関しても同
様である。ガラス窓９の部分９ａ上の前記薄膜状気体の
流れは、ガラス窓８および９の外面に悪影響を及ぼすよ
うな気体や酸化物が付着するのを防ぎ、このため溶接工
程において長期間、窓の上の堆積物の形成を防ぎ、もし
そうでないなら堆積物は放射されたレーザー光線および
／または反射光線を弱め、分散させるので正確な検出が
妨げられる。さらに個々のガラス窓８，９を最も望まし
く保護するためには、薄膜状の気体の流れが必要であ
り、この流れは一方には溶接工程を妨げない強さを有
し、他方、ガラス窓８，９の表面の全長はもちろん全幅
にわたる膜を維持するのに充分な強さを有する。

【００２１】気体の流れはガラス窓８および９の表面の
全長を覆う最も好ましい薄膜の状態であると、ガラス窓
８，９が長くなればなるほど、案内板１１の下から発生
する薄膜特性を有する気体の流れに課せられる要求は高
くなる。このことは距離ａが距離ｂよりも短いことを意
味する。案内板１１とガラス窓８および９のそれぞれと
の間にある気体の流れの有する距離ａ，ｂと、通路１２
および１３の高さｙとの比、すなわち、ａ／ｙおよびｂ
／ｙのそれぞれが、１０から２０の範囲であるとき、適
切な薄膜状の流れが達成されることが、本件発明者の実
験によつて判つた。これより高い比の場合、供給された
気体の圧力は、薄膜状の気体の流れをガラス窓８，９の
表面の全長にわたつて延びるようにするには、不必要に
高くしなければならなくなり、これに反して、これより
低い比である場合、気体の流れは不充分な薄さである。

【００２２】供給管５から供給された気体は通路１８を
通つて、放射されたレーザー光線のための出口窓２の前
に位置する部屋１９に流れることができる。溶接中の微
かな超過圧力はこうして部屋６と部屋１９の両方に保た
れる。この超過圧力はこれらの部屋を粉塵から守り、そ
のため放射される光線および受けられる光線が粉塵によ
つて悪影響されない。

【００２３】第３図は第１図および第２図示の装置とは
別の実施態様に従う導入口１７の詳細な状態を示す。第
３図に示されるように導入口１７のガラス窓９の端部に
は、通路１３による薄膜状の流れの形成に好ましい影響
を与える斜面２０が設けられる。そのうちこのガラス窓
９には、案内板１１直下にある前述の部屋６を覆う部分
９ａ側（第３図の左方、前述の第１図および第２図の上
方）の導入口１７端部で、前記部分９ａに近づくにつれ
て（すなわち第３図の左方になるにつれて）案内板１１
に近づくように（第３図の上方となるように）、傾斜し
た斜面２０が形成される。

【００２４】第４図は第１図および第２図示の装置に類
似するが、さらに別の実施例のスロツト状導入口１７付
近の詳細な構成を示し、この実施例はアルミニウムの溶
接に特に有益である。アルミニウムを溶接する際、アル
ミニウム酸化物はとりわけ案内板１１の上面、特に薄膜
状の流れがその下から発生する案内板１１の縁１１ａ，
１１ｂに堆積する。アルミニウム酸化物の破片が取れ、
ガラス窓８，９に落ちるようになるまで縁１１ａ，１１
ｂに堆積するのには比較的短時間しかかからない。ガラ
ス窓８，９の上に落ちた破片の下流には、薄膜状の流れ
のない領域が形成されるので、破片は薄膜状の流れを妨
げ、この領域ではガラス窓８，９の上にアルミニウム酸
化物が堆積する。この問題は第４図示の実施例に従う構
成により実質的に取り除かれる。

【００２５】この実施例において、案内板１１には導入
口１７に対向してスロツト状開口部２１が設けられる。
この開口部２１の幅は導入口１７の幅Ｗ１（第２図参
照）に等しい。

【００２６】案内板２２は、案内板１１の上に微かな間
隔、すなわち距離ｚを隔てて装着され、こうして通路２
３および２４が形成される。距離ｚはカバー７の厚みｙ
にほぼ等しい。案内板１１の開口部２１は、導入口１７
直上に形成され、上述のように導入口１７の幅Ｗ１と同
一幅を有しており、また第４図に明らかなように、導入
口１７の開口間隔Ｗ２未満の開口間隔Ｗ３を有し、細長
く形成される。もう１つの案内板２２は、案内板１１に
平行に設けられて、開口部２１を覆う。この案内板２２
の縁２２ａは、案内板１１における前記部分９ａ寄り
（第４図の左方）の縁１１ａよりも前記部分９ａから遠
去かつて（すなわち第４図の右方に）、存在する。した
がつて第４図では、ｂ＞ｅである。上述および後述の説
明は主としてガラス窓９に関連して述べられているけれ
ども、もう１つのガラス窓８に関してもまた同様であ
る。

【００２７】通路１２および１３と同様に薄膜状の流れ
は通路２３および２４にも形成され、この流れは少なく
とも案内板１１の縁１１ａに延びる。この薄膜状の流れ
は案内板１１の縁１１ａにアルミニウム酸化物が堆積す
るのを防ぐ。案内板２２の縁２２ａの上のアルミニウム
酸化物の堆積物が万一取れた場合でも、案内板１１の上
に落ちる破片となるが、ガラス窓８および９の上には落
ちず、あるいは落ちてもまれである。このような破片が
案内板１１の上の薄膜状の流れを妨げたとしても、この
ことはガラス窓８および９の上の薄膜状の流れに何の直
接的影響も与えない。したがつてアルミニウムを溶接す
る場合、第４図示の実施例に従うガラス窓８および９の
使用期間は第１図示の実施例における前記ガラス窓８，
９のそれよりも相当長くなる。

【００２８】ガラス窓８，９に代えて、その他のレーザ
ー光線などの光を透過させる材料から成る板であつても
よい。

【００２９】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、清浄な気
体がガス排出口１２，１３から排出され、したがって溶
接環境において、ガラス窓８，９の表面が汚損されるこ
とが防がれる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図

【図２】図１に示される実施例の正面図

【図３】本発明の他の実施例の導入口１７付近の断面図

【図４】本発明のさらに他の実施例の導入口１７付近の
断面図である。

【符号の説明】

１ ハウジング ４ 本体 ５ 供給管 ６ 部屋 ７ カバー ８，９ ガラス窓 １１ 案内板 １１ａ，２２ａ 縁 １２，１３；２３，２４ 通路 １５ スペーサ板 １６ 排出口 １７ 導入口 ２０ 斜面 ２１ 開口部 ２２ 案内板

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 溶接されるべき表面から反射される光を
   検出し、その溶接中に溶接雰囲気内で用いられる検出装
   置において、光が透過することができる四角の表面を備
   えるガラス窓８，９と、溶接ガスから前記ガラス窓８，
   ９の前記表面を保護するために、清浄なガスの薄い層状
   の流れを形成する手段とを備え、 前記手段は、ガス排出口１２，１３に清浄なガスを供給
   する手段５，６，１７を含み、 ガス排出口１２，１３は、ガラス窓８，９の一側部に配
   置されており、ガラス窓８，９の反対側に、前記表面を
   縦に接触しながら流れる清浄なガスの流れを方向付ける
   ものであり、 ガス排出口１２，１３は、スリット状に形成されてお
   り、 このスリット状のガス排出口１２，１３は、薄い層状の
   流れの方向に対して垂直な方向から見たとき、前記ガラ
   ス窓８，９の表面の幅Ｗ１に等しい長さＷ１を有してお
   り、この排出口１２，１３は、厚みｙを有しており、 このガス排出口１２，１３は、ガラス窓８，９に、介在
   物なしで連続して連なり、 ガス排出口１２，１３は、前記薄い層状の流れの方向に
   予め定める長さａ，ｂを有しており、これによつてガス
   排出口１２，１３の厚みｙに対する長さａ，ｂの比ａ／
   ｙ，ｂ／ｙは、１０〜２０の間に定められており、 このガス排出口１２，１３の断面の形状は、ガス排出口
   １２，１３の長さａ，ｂに沿って一定であることを特徴
   とする検出装置。