JPS6143696B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は溶接アーク現象の撮影装置に関するも
のである。

溶接アーク現象を撮影，記録し、現象を解析す
ることは溶接棒や溶接法の改良研究上極めて重要
なことである。しかし溶接アーク現象は不規則で
急激に変動しており、しかも強い光を発している
ため肉眼観察ではよく判らず一般的には高速度撮
影カメラで写して観察している。

この高速度カメラを用いる方法によれば、急激
なアーク現象をとらえることができるが、溶接ア
ークから発生する光量も急激に、かつ不規則に変
動するため常に最適な露出条件で撮影することは
不可能であり、このため激しいアーク光のみが白
く写つている個所や、露出不足のためにほとんど
何も写つていない個所などが多く見られ、現象を
正確に観察することが困難である。特に炭酸ガス
アーク溶接法における短絡移行現象のようにアー
クと短絡を繰り返す現象では、あたかも強烈なラ
イトの点澄−消滅の繰り返しと同様なので撮影が
困難である。

この発明は上記にかんがみ短絡移行現象のよう
に非常に撮影が困難なものでも十分明瞭に撮影す
ることができる溶接アーク現象撮影装置を提供す
ることを目的とするものである。

以下本発明の一実施例を第１図〜第５図によつ
て説明する。第１図において、１は直流電源で
（以下電源と称す）、この電源１により直流電圧が
得られる。２は直流リアクトルで電源１とこの直
流リアクトル２によつて構成される回路によつて
溶接アーク３が得られる。この溶接アーク３の電
流は電流検出器４によつてその大きさが検出さ
れ、制御装置５へ入力される。制御装置５はこの
電流信号を、電気光学セラミツクス６が動作可能
な電圧レベルに変換する。この電気光学セラミツ
クス６は溶接電流の大きさによつて任意に透過光
量を制御できるもので、例えばPbLaO₃系固容体
セラミツクスのようなものである。

上記のように構成した装置を使用して溶接アー
ク現象を撮影する場合、第２図のオシログラフに
示すように溶滴の短絡に伴つて溶接電流が増加す
ると、制御装置５は電流検出器４からこの信号を
受け、あらかじめ設定した電流レベル１ａ以上に
電流が増加した時、電気光学セラミツクス６へ動
作電圧Vaを印加する。電気光学セラミツクス６
へ動作電圧Vaが印加されるとその遮光比が変化
し、印加前の約1/30以下になる。すなわち絞りを
一杯に開いた状態になる。溶滴が短絡している状
態では溶接アークは消滅しているので当然フイル
ム（受光面）に入射する光量は、溶接アークが発
生している時の1/30以下である。

したがつて第２図に示すように、溶接アークが
発生している時は電気光学セラミツクスに印加す
る電圧をゼロもしくはマイナス数十ボルトにし、
溶接アークが消滅した時には数百ボルト印加すれ
ば、フイルムに入射する光量はいつもほゞ一定に
保つことができる。

第３図は溶接アーク現象を本発明装置の高速度
カメラと一緒に用いて撮影する場合の概略図であ
る。すなわち直流溶接電源１からの供給流によつ
て溶接アーク３が発生し、溶接ワイヤ７が溶融し
母材８に移行する。この溶接ワイヤ７は溶接電源
１からの制御信号によつて駆動するモータ９と連
結した送給ローラ１０によつて溶接アーク３へ連
続的に供給される。この時の溶接電流を電流検出
器４で検出し、制御装置５へ入力される。制御装
置５はあらかじめ設定した電流レベルと比較して
電気光学セラミツクス６の駆動電圧を入力信号に
応じて出力する。電気光学セラミツクス６はレン
ズ１１と高速度カメラ１２との間に挿入する。

短絡移行現象ではその短絡回数は最高120回／
秒程度でこの時の短絡時間は２〜3msである。し
たがつて電気光学セラミツクス６の応答速度はこ
れ以下でなければならないが、本装置に用いた電
気光学セラミツクス６はその応答速度が数μｓで
あるので溶接電流変動に対して十分追従すること
ができる。第４図はビデオ装置と組合せて観察す
る場合の概略図である。すなわち図において、１
３はビデオカメラで、ビデオカメラ１３からの信
号はビデオコーダ１４で記録される。あるいはビ
デオモニタ１５を接続し、肉眼で観察するもので
ある。

第５図は制御装置の詳細説明図で、図におい
て、１６は絶縁アンプ、１７は基準電圧設定用抵
抗、１８は比較器、１９はトランジスタであり、
他は第１図と同様である。次に上記実施例の動作
について説明すると、まず直流溶接電源１からの
供給電流によつて溶接アーク３が発生すると、溶
接電流検出器４の出力端子には電流に見合つた電
圧が発生する。例えば、500Aで50mVである。こ
の電圧を絶縁アンプ１６によつて増幅すると共
に、溶接メイン回路と制御回路とを絶縁し、不必
要な高い周波数成分をカツトする。次に絶縁アン
プ１６で整形された信号と基準圧設定用抵抗１７
で設定した電圧信号とを比較器１８で比較し、も
し絶縁アンプ１６の出力信号が基準電圧よりも低
い場合には比較器１８の出力にプラスの電圧が生
じ、その結果トランジスタ１９がONになり、電
気シヤツタ６に高電圧（200V）が印加されて遮
光比は印加前の約1/3以下になるものである。

以上説明したように本発明によれば、受光面と
光学レンズ系との間に電気光学セラミツクスを設
けたことにより、溶接アークの強烈な光が点澄−
消滅をくり返すアーク溶接法の短絡移行現象でも
カメラあるいは受光面に入射する光量をほぼ一定
に保つことができ、このため常に最適な露出条件
で溶接アーク現象を撮影することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の自動絞り装置のブロツク図、
第２図は溶接電流，アーク電圧，電気光学セラミ
ツクス印加電圧の関係を示す説明用配線図、第３
図は本発明の溶接アーク現象撮影装置の実施例の
説明図、第４図は溶接アーク現象撮影装置の他の
実施例の説明図、第５図は制御装置の詳細説明図
である。 １……直流電源、３……溶接アーク、４……電
流検出器、５……制御装置、６……電気光学セラ
ミツクス、１２……高速度カメラ、１３……ビデ
オカメラ、１６……絶縁アンプ、１８……比較
器、１９……トランジスタ。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 撮影装置の受光面と光学レンズ系との間に設
   けられて印加電圧の大きさによつて任意に透過光
   量を制御できる電気光学セラミツクスと、溶接電
   流検出器と、前記溶接電流検出器の出力電圧と基
   準電圧とを比較し、出力電圧と基準電圧との差に
   応じて前記電気光学セラミツクスへの印加電圧を
   変更する制御装置とからなり、常に受光面に入射
   する光量を一定に保つようにしたことを特徴とす
   る溶接アーク現象撮影装置。