JP7025927B2

JP7025927B2 - Welding sensor device

Info

Publication number: JP7025927B2
Application number: JP2017254599A
Authority: JP
Inventors: 信博谷; 洋和齊藤
Original assignee: Daihen Corp
Current assignee: Daihen Corp
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2017-12-28
Publication date: 2022-02-25
Anticipated expiration: 2037-12-28
Also published as: JP2019118926A

Description

本発明は、ワークの溶接を行うに好適な溶接用センサ装置に関する。 The present invention relates to a welding sensor device suitable for welding a workpiece.

従来から、開先形状を有した一対の鉄板などのワークに対して、アーク溶接などにより突合せ溶接などの溶接を行う際には、溶接トーチをワーク（突き合わせた開先形状の部分）に近づける。この状態で、溶接トーチから送られる溶接用ワイヤの先端と、ワークとの間に電圧を印加することにより、これらの間にアークを発生させる。これにより、溶接用ワイヤが溶融するとともに、ワークが加熱されて溶融し、ワーク同士の溶接を行うことができる。 Conventionally, when welding such as butt welding to a pair of iron plates or the like having a groove shape by arc welding or the like, the welding torch is brought closer to the work (the portion having the butt groove shape). In this state, by applying a voltage between the tip of the welding wire sent from the welding torch and the work, an arc is generated between them. As a result, the welding wire melts and the works are heated and melted, so that the works can be welded to each other.

溶接を行う際には、溶接トーチとワークとの距離、または、ワークの形状は、ワークの溶接の品質に影響する。このような点から、例えば、特許文献１には、ワークの形状を測定する溶接用センサ装置が提案されている。 When welding, the distance between the welding torch and the work, or the shape of the work, affects the welding quality of the work. From this point of view, for example, Patent Document 1 proposes a welding sensor device for measuring the shape of a work.

特許文献１に示す溶接用センサ装置は、レーザ光を投光する投光部と、ワークの表面から反射したレーザ光を検出する検出部と、を備え、検出されたレーザ光から、ワークの形状を測定している。投光部と検出部とは、ハウジング（ケース本体）と保護カバーとで構成された収容ケース（収容部）に収容されている。保護カバーには、溶接時に発生するワークからのスパッタを遮蔽する樹脂製の遮蔽部が形成されている。 The welding sensor device shown in Patent Document 1 includes a light projecting unit that emits laser light and a detection unit that detects laser light reflected from the surface of the work, and the shape of the work is obtained from the detected laser light. Is being measured. The light projecting unit and the detection unit are housed in a storage case (storage unit) composed of a housing (case body) and a protective cover. The protective cover is formed with a resin shielding portion that shields spatter from the work generated during welding.

特開２００４－１９５５０２号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2004-195502

ここで、特許文献１の溶接用センサ装置によれば、溶接部からセンサユニットが収容された収容部に向かう輻射熱を、樹脂製の遮蔽部により遮蔽することができるため、輻射熱に起因したセンサユニットの加熱を低減することができる。 Here, according to the welding sensor device of Patent Document 1, since the radiant heat from the welded portion toward the accommodating portion in which the sensor unit is accommodated can be shielded by the resin shielding portion, the sensor unit caused by the radiant heat can be shielded. It is possible to reduce the heating of the.

しかしながら、たとえば、連続して長時間溶接を行う場合、溶接部からの輻射熱が遮蔽部に連続して入熱されることがある。この他にも、たとえば、これまでよりも板厚が厚い被溶接部材同士を溶接する場合、溶接部に入熱されるエネルギをこれまでよりも高く設定されることもある。これらの場合には、溶接部から遮蔽部に入熱される輻射熱のエネルギが、これまで以上に大きくなり、結果として、樹脂製の遮蔽部の熱が収容部に伝わり、遮蔽部材が溶損したり、センサユニットが想定以上に加熱されてしまったりすることがある。 However, for example, when welding is continuously performed for a long time, radiant heat from the welded portion may be continuously input to the shielding portion. In addition to this, for example, when welding members to be welded having a thicker plate than before, the energy input to the welded portion may be set higher than before. In these cases, the energy of the radiant heat input from the welded portion to the shield portion becomes larger than before, and as a result, the heat of the resin shield portion is transmitted to the accommodating portion, and the shield member is melted or damaged. The sensor unit may be heated more than expected.

本発明は、このような点を鑑みてなされたものであり、溶接時にワークからセンサユニットに向かう輻射熱により、遮蔽部の損傷を抑え、遮蔽部からセンサユニットを収容する収容部に伝導することを低減することができる溶接用センサ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of these points, and it is intended that radiant heat from the work toward the sensor unit during welding suppresses damage to the shielding portion and conducts the shielding portion from the shielding portion to the accommodating portion accommodating the sensor unit. It is an object of the present invention to provide a welding sensor device which can be reduced.

前記課題を鑑みて、本発明に係る溶接用センサ装置は、溶接されるワークの状態または前記ワークまでの距離を測定するセンサユニットと、前記センサユニットを収容する収容部と、前記収容部から前記ワークに向かって延在し、前記ワークの溶接時に発生する輻射熱のうち、前記収容部に向かう輻射熱を遮蔽する遮蔽部と、を有した収容体と、を少なくとも備えた、溶接用センサ装置であって、前記遮蔽部の前記ワークが溶接される側の少なくとも表層は、セラミックス材料からなり、前記遮蔽部には、前記遮蔽部が延在する方向に沿って、前記セラミックス材料よりも放射率が低い金属材料からなる金属層が形成されていることを特徴とする。 In view of the above problems, the welding sensor device according to the present invention includes a sensor unit for measuring the state of the workpiece to be welded or the distance to the workpiece, an accommodating portion accommodating the sensor unit, and the accommodating portion to the above. It is a welding sensor device including at least an accommodating body having a shielding portion extending toward the work and shielding the radiant heat toward the accommodating portion among the radiant heat generated during welding of the work. At least the surface layer of the shielding portion on the side where the work is welded is made of a ceramic material, and the shielding portion has a lower radiation rate than the ceramic material along the direction in which the shielding portion extends. It is characterized in that a metal layer made of a metal material is formed.

本発明によれば、溶接用センサ装置の収容体が、遮蔽部を備えることにより、ワークの溶接時に発生する輻射熱のうち、収容部に向かう輻射熱を、遮蔽部で遮蔽することができる。これにより、この輻射熱により、収容部に収容されたセンサユニットが加熱されることを抑えることができる。特に、遮蔽部のワークが溶接される側の表層は、セラミックス材料からなるため、遮蔽部の耐熱性を確保することができる。 According to the present invention, when the accommodating body of the welding sensor device is provided with the shielding portion, the radiant heat toward the accommodating portion among the radiant heat generated at the time of welding the work can be shielded by the shielding portion. As a result, it is possible to prevent the sensor unit accommodated in the accommodating portion from being heated by the radiant heat. In particular, since the surface layer on the side where the work of the shielding portion is welded is made of a ceramic material, the heat resistance of the shielding portion can be ensured.

さらに、本発明では、遮蔽部には、遮蔽部が延在する方向に沿って、セラミックス材料よりも放射率が低い金属材料からなる金属層が形成されている。これにより、遮蔽部に向かう輻射熱（例えば赤外線）は、金属層の表面から反射される。この結果、遮蔽部にワークからの輻射熱が入熱されることを低減することができる。 Further, in the present invention, a metal layer made of a metal material having a lower emissivity than the ceramic material is formed in the shielding portion along the direction in which the shielding portion extends. As a result, the radiant heat (for example, infrared rays) toward the shielding portion is reflected from the surface of the metal layer. As a result, it is possible to reduce the input of radiant heat from the work into the shielding portion.

ここで、金属層が、セラミックス材料よりも放射率が低い材料であれば、セラミックス材料からなる表層に比べて、輻射熱を反射し易いため、ワークからの輻射熱による遮蔽部への入熱を低減することができるが、より好ましくは、前記金属材料の放射率は、０．３以下である。このような金属材料で、金属層を形成することにより、ワークからの輻射熱をより好適に反射することができ、この結果、ワークからの輻射熱による遮蔽部への入熱をより一層低減することができる。 Here, if the metal layer is a material having a lower emissivity than the ceramic material, it is more likely to reflect radiant heat than the surface layer made of the ceramic material, so that the heat input to the shielding portion due to the radiant heat from the work is reduced. However, more preferably, the emissivity of the metallic material is 0.3 or less. By forming a metal layer with such a metal material, the radiant heat from the work can be more preferably reflected, and as a result, the heat input to the shield portion due to the radiant heat from the work can be further reduced. can.

より好ましくは、前記金属層は、金、白金、黄銅、アルミニウム、および銅のうち、１種以上の金属材料からなる層である。この態様によれば、金属層が１種以上の金属材料で構成されることにより、ワークからの輻射熱をより好適に反射することができる。特に、金、白金、およびアルミニウムは、融点が高く、酸化され難いため、好ましい材料である。 More preferably, the metal layer is a layer made of one or more metal materials among gold, platinum, brass, aluminum, and copper. According to this aspect, when the metal layer is composed of one or more kinds of metal materials, radiant heat from the work can be more preferably reflected. In particular, gold, platinum, and aluminum are preferred materials because they have a high melting point and are difficult to oxidize.

ここで、このような金属層は、遮蔽部が延在する方向に沿って形成されていれば、遮蔽部のいずれの部位に形成されていてもよいが、より好ましい態様としては、前記金属層は、前記遮蔽部の表面のうち、前記ワークが溶接される側に面した表側表面に形成されている。この態様によれば、遮蔽部の表面のうち、ワークが溶接される側に面した表側表面は、輻射熱を直接受けるため、効率的に、遮蔽部に向かう輻射熱を、金属層の表面から直接反射させることができる。 Here, such a metal layer may be formed at any portion of the shielding portion as long as it is formed along the direction in which the shielding portion extends, but in a more preferable embodiment, the metal layer is formed. Is formed on the front surface of the surface of the shielding portion facing the side to which the work is welded. According to this aspect, of the surface of the shielding portion, the front surface facing the side to which the work is welded directly receives radiant heat, so that the radiant heat toward the shielding portion is efficiently reflected directly from the surface of the metal layer. Can be made to.

さらに、遮蔽部の表側表面に、金属層を形成した場合、前記金属層は、前記表側表面のうち、前記ワーク側の前記遮蔽部の表面に、前記セラミックス材料が露出するように、前記収容部側の表面に形成されている。この態様によれば、金属層を収容部側の表面に形成することにより、溶接時のスパッタ等が金属層の表面に付着することを低減でき、金属層により、遮蔽部に向かう輻射熱を持続的に反射させることができる。 Further, when a metal layer is formed on the front surface of the shielding portion, the metal layer is formed on the accommodating portion so that the ceramic material is exposed on the surface of the shielding portion on the work side of the front surface. It is formed on the side surface. According to this aspect, by forming the metal layer on the surface on the accommodating portion side, it is possible to reduce the adhesion of spatter and the like during welding to the surface of the metal layer, and the metal layer sustains radiant heat toward the shielding portion. Can be reflected in.

さらに、他の態様としては、前記金属層は、前記遮蔽部の内部に形成されている。この態様によれば、金属層を遮蔽部の内部に形成することにより、金属層には、溶接時のスパッタ等が付着することがない。特に、金属層を、遮蔽部の内部のワーク側部位に形成した場合、金属層による輻射熱をより効率的に反射することができ、このような場合であっても、金属層には、溶接時のスパッタ等が付着することがない。このようにして、金属層により遮蔽部に向かう輻射熱を持続的に反射させることができる。 Further, in another aspect, the metal layer is formed inside the shielding portion. According to this aspect, by forming the metal layer inside the shielding portion, spatter or the like during welding does not adhere to the metal layer. In particular, when the metal layer is formed on the work side portion inside the shielding portion, the radiant heat from the metal layer can be reflected more efficiently, and even in such a case, the metal layer is welded to the metal layer. No spatter or the like adheres. In this way, the metal layer can continuously reflect the radiant heat toward the shielding portion.

ここで、金属層を遮蔽部の内部に配置することができるのであれば、金属層の配置状態は、特に限定されず、たとえば、金属層を遮蔽部の内部で積層してもよい。しかしながら、より好ましい態様としては、前記遮蔽部は、複数の板状部材を重ね合わせた構造であり、前記金属層は、隣接する前記板状部材同士が対向する対向面に形成されている。 Here, as long as the metal layer can be arranged inside the shielding portion, the arrangement state of the metal layer is not particularly limited, and for example, the metal layer may be laminated inside the shielding portion. However, in a more preferred embodiment, the shielding portion has a structure in which a plurality of plate-shaped members are superposed, and the metal layer is formed on a facing surface in which adjacent plate-shaped members face each other.

このように、板状部材の対向面に金属層を形成することにより、金属層の表面に凹凸が形成されることを低減し、金属層の表面は、より平坦な表面となる。この結果、金属層の表面により遮蔽部に向かう輻射熱をより効果的に反射させることができる。 By forming the metal layer on the facing surface of the plate-shaped member in this way, the formation of irregularities on the surface of the metal layer is reduced, and the surface of the metal layer becomes a flatter surface. As a result, the surface of the metal layer can more effectively reflect the radiant heat toward the shielding portion.

ここで、金属層が形成される表面は、板状部材同士の対向するいずれの対向面に形成されていてもよい。しかしながら、さらに好ましい態様としては、前記ワークが溶接される側を前記遮蔽部の表側とし、その反対側を裏側としたときに、前記金属層は、前記隣接する板状部材のうち、裏側の板状部材に形成されている。 Here, the surface on which the metal layer is formed may be formed on any of the facing surfaces of the plate-shaped members facing each other. However, in a more preferable embodiment, when the side to which the work is welded is the front side of the shielding portion and the opposite side is the back side, the metal layer is a plate on the back side of the adjacent plate-shaped members. It is formed on a shaped member.

この態様によれば、金属層を、前記複数の板状部材のうち、裏面側の板状部材に形成することにより、例えば、表面側の板状部材に溶接時のスパッタが付着したとしても、これを交換すればよいので、金属層を形成した板状部材を継続して使用することができる。 According to this aspect, by forming the metal layer on the plate-shaped member on the back surface side among the plurality of plate-shaped members, for example, even if spatter at the time of welding adheres to the plate-shaped member on the front surface side. Since this may be replaced, the plate-shaped member on which the metal layer is formed can be continuously used.

ここで、隣接する板状部材同士は、接触していてもよいが、より好ましい態様としては、板状部材に金属層を遮蔽部の内部に配置する場合、隣接する板状部材の間には、隙間が形成されていることが好ましい。 Here, the adjacent plate-shaped members may be in contact with each other, but in a more preferable embodiment, when the metal layer is arranged inside the shielding portion on the plate-shaped member, the adjacent plate-shaped members are between the adjacent plate-shaped members. , It is preferable that a gap is formed.

この態様によれば、隣接する板状部材の間に、隙間が形成されているので、この隙間が断熱空間となって、ワークの溶接時に発生する輻射熱のうち、収容部に向かう輻射熱を断熱することができる。このような隙間は、金属層が形成された板状部材と、これに隣接する板状部材の間、または、それ以外の板状部材同士の間に形成されていればよい。 According to this aspect, since a gap is formed between adjacent plate-shaped members, this gap serves as a heat insulating space to insulate the radiant heat generated during welding of the work toward the accommodating portion. be able to. Such a gap may be formed between the plate-shaped member on which the metal layer is formed and the plate-shaped member adjacent thereto, or between other plate-shaped members.

金属層を形成する場合の別の好ましい態様としては、前記遮蔽部は、複数の板状部材を重ね合わせた構造であり、前記金属層は、隣接する前記板状部材同士の間に挟み込まれた金属シート材または金属板材である。この態様によれば、金属層を金属シート材または金属板材とすることにより、金属シート材の交換等を容易に行うことができるため、装置のメンテナンス性が向上する。 As another preferred embodiment in the case of forming the metal layer, the shielding portion has a structure in which a plurality of plate-shaped members are superposed, and the metal layer is sandwiched between the adjacent plate-shaped members. It is a metal sheet material or a metal plate material. According to this aspect, by using the metal sheet material or the metal plate material as the metal layer, the metal sheet material can be easily replaced, so that the maintainability of the apparatus is improved.

本発明によれば、溶接時にワークからセンサユニットに向かう輻射熱により、遮蔽部の損傷を抑え、遮蔽部からセンサユニットを収容する収容部に伝導することを低減することができる。 According to the present invention, it is possible to suppress damage to the shielding portion due to radiant heat from the work toward the sensor unit during welding, and to reduce conduction from the shielding portion to the accommodating portion accommodating the sensor unit.

本発明の第１実施形態に係る溶接装置に取付けられた状態の溶接用センサ装置の模式的側面図である。It is a schematic side view of the welding sensor device in the state attached to the welding device which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図１に示す溶接用センサ装置を一方側から視た模式的斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view of the welding sensor device shown in FIG. 1 as viewed from one side. 図１に示す溶接用センサ装置を他方側から視た模式的斜視図である。FIG. 3 is a schematic perspective view of the welding sensor device shown in FIG. 1 as viewed from the other side. 図１に示す溶接用センサ装置の模式的側面図である。It is a schematic side view of the welding sensor device shown in FIG. 1. 図２に示す溶接用センサ装置の遮蔽部材と保護カバーとの模式的分解斜視図である。It is a schematic disassembled perspective view of the shielding member of the welding sensor device shown in FIG. 2 and the protective cover. 本発明の第１実施形態の変形例に係る溶接用溶接装置を一方側から視た模式的斜視図である。It is a schematic perspective view which looked at the welding apparatus for welding which concerns on the modification of 1st Embodiment of this invention from one side. 本発明の第２実施形態に係る溶接用センサ装置を一方側から視た模式的斜視図である。It is a schematic perspective view which looked at the welding sensor device which concerns on 2nd Embodiment of this invention from one side. 図７に示す溶接用センサ装置の遮蔽部材と保護カバーとの模式的分解斜視図である。FIG. 7 is a schematic exploded perspective view of a shielding member and a protective cover of the welding sensor device shown in FIG. 7. （ａ）は、図７に示す遮蔽部材の分解斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＡ－Ａ線に沿った矢印方向の組立後の断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）のＢ－Ｂ線に沿った矢印方向の断面図であり、（ｄ）は、（ａ）の挟み込み部材の模式的斜視図である。(A) is an exploded perspective view of the shielding member shown in FIG. 7, (b) is a cross-sectional view after assembly in the arrow direction along the line AA of (a), and (c) is a cross-sectional view. (B) is a cross-sectional view in the direction of an arrow along the line BB of (b), and (d) is a schematic perspective view of the sandwiching member of (a). （ａ）は、図９の変形例に係る遮蔽部材の分解斜視図であり、（ｂ）は、（ａ）のＣ－Ｃ線に沿った矢印方向の組立後の断面図であり、（ｃ）は、（ｂ）のＤ－Ｄ線に沿った矢印方向の断面図であり、（ｄ）は、（ａ）のスペーサの模式的斜視図である。(A) is an exploded perspective view of the shielding member according to the modified example of FIG. 9, and (b) is a cross-sectional view after assembly in the arrow direction along the line CC of (a). ) Is a cross-sectional view taken along the line DD of (b) in the direction of an arrow, and (d) is a schematic perspective view of the spacer of (a). 図８に示す溶接用センサ装置の変形例に係る遮蔽部材と保護カバーとの模式的分解斜視図である。FIG. 8 is a schematic exploded perspective view of a shielding member and a protective cover according to a modified example of the welding sensor device shown in FIG. 8.

以下に、本発明の実施形態に係る溶接用センサ装置（以下、センサ装置という）を図１～図１１を参照しながら詳述する。 Hereinafter, the welding sensor device (hereinafter referred to as a sensor device) according to the embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 11.

＜第１実施形態＞
以下に図１～図６を参照して、第１実施形態に係るセンサ装置１を説明する。
１．センサ装置１の取付け状態とセンサ装置１の全体構成について
図１に示すように、本実施形態に係るセンサ装置１は、取付け用治具８を介して、溶接装置９に取付けられている。溶接装置９の溶接トーチ９１には、溶接用ワイヤ９３が供給され、溶接の際には、溶接トーチ９１から送られる溶接用ワイヤ９３の先端と、ワークＷとの間に電圧を印加することにより、これらの間にアークＡを発生させる。これにより、溶接用ワイヤ９３が溶融するとともに、ワークＷに溶融池Ｐが生成され、ワークＷの溶接を行うことができる。ワークＷに溶融池Ｐを形成しつつ、図１に示す矢印の方向に溶接装置９が移動し、ワークＷ同士に溶接部（ビード）Ｂを形成する。なお、図１では、便宜的にワークＷを１つのワークとして描いているが、２つ以上のワーク同士に対して突合せ溶接、すみ肉溶接、重ね溶接等するものであり、溶接方法は、特に限定されるものではない。また、本実施形態では、ワーク同士の溶接を溶接用ワイヤを用いたアーク溶接に特定しているが、この他にも、たとえば、ＴＩＧ溶接、電子ビーム溶接、レーザビーム溶接、ガス溶接等の他の溶接であってもよい。 <First Embodiment>
The sensor device 1 according to the first embodiment will be described below with reference to FIGS. 1 to 6.
1. 1. About the mounting state of the sensor device 1 and the overall configuration of the sensor device 1 As shown in FIG. 1, the sensor device 1 according to the present embodiment is mounted on the welding device 9 via a mounting jig 8. A welding wire 93 is supplied to the welding torch 91 of the welding apparatus 9, and at the time of welding, a voltage is applied between the tip of the welding wire 93 sent from the welding torch 91 and the work W. , An arc A is generated between them. As a result, the welding wire 93 is melted, and a molten pool P is generated in the work W, so that the work W can be welded. While forming the molten pool P in the work W, the welding device 9 moves in the direction of the arrow shown in FIG. 1 to form a welded portion (bead) B between the works W. In FIG. 1, the work W is drawn as one work for convenience, but butt welding, fillet welding, lap welding, etc. are performed on two or more works, and the welding method is particularly limited. Not limited. Further, in the present embodiment, welding between workpieces is specified as arc welding using a welding wire, but in addition to this, for example, TIG welding, electron beam welding, laser beam welding, gas welding and the like. It may be welding of.

溶接装置９により、ワークＷに対して安定した溶接を行うためには、溶接トーチ９１とワークＷとの距離または、ワークＷの形状を、測定することは重要である。そこで、本実施形態では、その一例としてセンサ装置１で、ワークＷとの形状またはワークＷまでの距離を測定する。 In order to perform stable welding on the work W by the welding device 9, it is important to measure the distance between the welding torch 91 and the work W or the shape of the work W. Therefore, in the present embodiment, as an example thereof, the sensor device 1 measures the shape with the work W or the distance to the work W.

図１に示すように、本実施形態に係るセンサ装置（センサヘッド）１は、センサユニット２と、センサユニット２を収容する収容体３Ａとを備えている。本実施形態では、収容体３Ａは、保護カバー４０を備えた収容ケース（収容部）３と、収容ケース３に取付けられた遮蔽部材（遮蔽部）５と、を備えている。本実施形態では、収容ケース３と、遮蔽部材５とは、分離可能な部材であるが、これらが一体化した構造であってもよい。なお、これらの構成は、後述する第２および第３実施形態に係る溶接装置も同様である。 As shown in FIG. 1, the sensor device (sensor head) 1 according to the present embodiment includes a sensor unit 2 and an accommodating body 3A accommodating the sensor unit 2. In the present embodiment, the accommodating body 3A includes an accommodating case (accommodating portion) 3 provided with a protective cover 40, and a shielding member (shielding portion) 5 attached to the accommodating case 3. In the present embodiment, the accommodation case 3 and the shielding member 5 are separable members, but they may have an integrated structure. It should be noted that these configurations are the same for the welding devices according to the second and third embodiments described later.

２．センサユニット２について
センサユニット２は、検出されたレーザ光（検出光）Ｌ２により、ワークＷの形状または（センサユニット２から）ワークＷまでの距離を測定するための装置である。本実施形態では、センサユニット２は、その一例として、溶接されるワークＷの表面にレーザ光Ｌ１を投光する投光部２１と、ワークの表面から反射したレーザ光Ｌ２を検出する検出部２２と、を備えている。投光部２１は、レーザ光を発生させるレーザ光源２１ｂと、レーザ光源２１ｂから発生したレーザ光Ｌ１を、ワークＷに投光（投射）する投光装置（光学系）２１ａと、を備えている。 2. 2. About the sensor unit 2 The sensor unit 2 is a device for measuring the shape of the work W or the distance (from the sensor unit 2) to the work W by the detected laser light (detection light) L2. In the present embodiment, as an example, the sensor unit 2 has a light projecting unit 21 that projects laser light L1 onto the surface of the work W to be welded, and a detection unit 22 that detects laser light L2 reflected from the surface of the work. And have. The light projecting unit 21 includes a laser light source 21b that generates laser light, and a light projecting device (optical system) 21a that projects (projects) the laser light L1 generated from the laser light source 21b onto the work W. ..

検出部２２は、投光装置２１ａから投光されたレーザ光Ｌ１が、ワークＷの表面から反射したレーザ光Ｌ２を受光する受光装置（光学系）２２ａと、受光装置２２ａから送られたレーザ光Ｌ２を検出する検出装置２２ｂと、を備えている。受光装置２２ａは、検出装置２２ｂに受光したレーザ光Ｌ２を送り、検出装置２２ｂは、例えば撮像装置（カメラ）であり、レーザ光Ｌ２を検出し、検出したレーザ光Ｌ２のデータを、センサ装置外部またはセンサ装置内部の画像処理装置（図示せず）に送信する。画像処理装置では、ワークＷの形状（状態）またはセンサユニット２（具体的にはレーザ光源２１ｂ）からワークＷまでの距離が測定され、例えば、測定された距離から、溶接トーチ９１とワークＷとの距離が換算される。 The detection unit 22 is a light receiving device (optical system) 22a in which the laser light L1 projected from the light projecting device 21a receives the laser light L2 reflected from the surface of the work W, and the laser light transmitted from the light receiving device 22a. It is provided with a detection device 22b for detecting L2. The light receiving device 22a sends the laser light L2 received to the detection device 22b, and the detection device 22b is, for example, an image pickup device (camera), detects the laser light L2, and outputs the data of the detected laser light L2 to the outside of the sensor device. Alternatively, it is transmitted to an image processing device (not shown) inside the sensor device. In the image processing apparatus, the shape (state) of the work W or the distance from the sensor unit 2 (specifically, the laser light source 21b) to the work W is measured. For example, from the measured distance, the welding torch 91 and the work W Distance is converted.

なお、本実施形態では、センサユニットの一例として、投光部２１と検出部２２とを備えたセンサユニット２を示したが、例えば、投光部を別ユニットとして、これを溶接用センサ装置１の外部に設け、センサユニット２の投光部２１を省略してもよい。 In the present embodiment, as an example of the sensor unit, the sensor unit 2 provided with the light projecting unit 21 and the detection unit 22 is shown. For example, the light projecting unit is used as a separate unit, and this is used as a welding sensor device 1. The light projecting unit 21 of the sensor unit 2 may be omitted by providing it outside the sensor unit 2.

また、本実施形態では、センサユニット２は、レーザ光Ｌ１、Ｌ２を利用して、ワークＷの状態（形状）または検出部２２からワークＷまでの距離を測定したが、例えば、レーザ光を利用せず、溶接時にワークＷの例えば溶融池Ｐから発生した光、または、外部の光源等からワークＷに反射した光を検出光として検出してもよい。この場合も、本実施形態で示した、センサユニット２の投光部２１が省略され、検出部は、ワークＷの表面に向かう検出光を受光する受光装置（光学系）と、受光装置から送られた検出光を検出する撮像装置（カメラ）とを少なくとも備えればよい。溶接用センサ装置１は、投光部２１を有しないので、投光用の各部位を省略することができる。検出した検出光のデータは、センサ装置外部またはセンサ装置内部の画像処理装置（図示せず）に送信され、ワークＷの状態（例えば溶融池Ｐの溶融状態等）を測定することができる。この測定したワークＷの状態から、溶接時の溶接トーチ９１から送られる溶接用ワイヤ９３の先端と、ワークＷとの間に印加される電圧を制御してもよい。その他にも、センサユニットが、超音波または電磁波を利用して、溶接されるワークＷの状態またはワークＷまでの距離を測定してもよい。なお、これらの構成は、後述する第２および第３実施形態に係る溶接装置も同じである。 Further, in the present embodiment, the sensor unit 2 uses the laser beams L1 and L2 to measure the state (shape) of the work W or the distance from the detection unit 22 to the work W. For example, the laser beam is used. Instead, the light generated from the work W, for example, the molten pool P at the time of welding, or the light reflected on the work W from an external light source or the like may be detected as the detection light. Also in this case, the light projecting unit 21 of the sensor unit 2 shown in the present embodiment is omitted, and the detection unit is a light receiving device (optical system) that receives the detection light toward the surface of the work W and sends the detection unit from the light receiving device. It suffices to include at least an image pickup device (camera) for detecting the detected light. Since the welding sensor device 1 does not have the light projecting unit 21, each part for light projecting can be omitted. The detected detection light data is transmitted to an image processing device (not shown) outside the sensor device or inside the sensor device, and the state of the work W (for example, the molten state of the molten pool P) can be measured. From the measured state of the work W, the voltage applied between the tip of the welding wire 93 sent from the welding torch 91 at the time of welding and the work W may be controlled. In addition, the sensor unit may measure the state of the work W to be welded or the distance to the work W by using ultrasonic waves or electromagnetic waves. It should be noted that these configurations are the same for the welding devices according to the second and third embodiments described later.

３．収容ケース３について
図１および図４に示すように、収容ケース３は、センサユニット２を収容するとともに、投光部２１から発するレーザ光Ｌ１および検出部２２へ向かうレーザ光Ｌ２が通過するように構成されている。レーザ光Ｌ１およびＬ２を透過させることができれば、例えば、開口した状態のものであってもよく、この開口した部分に、レーザ光Ｌ１およびＬ２が透過可能な材料（例えば、透明な樹脂またはガラスなど）が覆われていてもよい。本実施形態では、収容ケース３は、ケース本体３０と、保護カバー４０と、を備えている。 3. 3. Containment Case 3 As shown in FIGS. 1 and 4, the accommodation case 3 accommodates the sensor unit 2 and allows the laser light L1 emitted from the light projecting unit 21 and the laser light L2 toward the detection unit 22 to pass through. It is configured. As long as the laser light L1 and L2 can be transmitted, for example, it may be in an open state, and a material (for example, transparent resin or glass) through which the laser light L1 and L2 can pass through the opened portion may be used. ) May be covered. In the present embodiment, the storage case 3 includes a case main body 30 and a protective cover 40.

３－１．ケース本体３０について
本実施形態では、ケース本体３０は、センサユニット２を収容するための組立体である。図２および図３に示すように、ケース本体３０は、センサユニット２を収容する凹部（図示せず）を有した筐体３１の両側に、カバー３２ａ、３２ｂがネジなどの締結具７１を介して被着されている。なお、図２～４では、センサ装置１の表面うち、溶接装置９が配置される側の表面を表側表面３０ａとし、その反対側を裏側表面３０ｂとして表している。 3-1. About the case main body 30 In the present embodiment, the case main body 30 is an assembly for accommodating the sensor unit 2. As shown in FIGS. 2 and 3, the case body 30 has covers 32a and 32b on both sides of a housing 31 having recesses (not shown) for accommodating the sensor unit 2 via fasteners 71 such as screws. It is covered. In FIGS. 2 to 4, of the surfaces of the sensor device 1, the surface on the side where the welding device 9 is arranged is represented as the front surface 30a, and the opposite side thereof is represented as the back surface 30b.

図４に示すように、ケース本体３０には、保護カバー４０に連通するパージ用の第１ガス流路３５が形成されている。第１ガス流路３５に供給される気体としては、エア（大気）、ヘリウムガス、アルゴンガス、窒素ガス、二酸化炭素ガス、および、これらの気体を混合した気体等を挙げることができる。ここで、溶接時にセンサ装置１の後述する第１および第２放出口４２、４３からパージエアを放出し、センサ装置１を冷却することができ、ワークＷの溶接部に対し化学的に安定した気体であることがより好ましく、たとえば、溶接用のシールドガスの供給源（図示せず）からの気体を利用してもよい。 As shown in FIG. 4, the case main body 30 is formed with a first gas flow path 35 for purging that communicates with the protective cover 40. Examples of the gas supplied to the first gas flow path 35 include air (atmosphere), helium gas, argon gas, nitrogen gas, carbon dioxide gas, and a gas obtained by mixing these gases. Here, during welding, purge air can be discharged from the first and second discharge ports 42, 43 described later of the sensor device 1 to cool the sensor device 1, and a gas chemically stable with respect to the welded portion of the work W. For example, gas from a source of shield gas for welding (not shown) may be used.

ケース本体３０の上面には、センサユニット２からの検出信号の出力等を行うための接続端子３７ａ、センサユニット２に向かう電力の供給、および、センサユニット２への制御信号の入力等を行うための接続端子３７ｂが、設けられている。さらに、ケース本体３０の上面には、第１ガス流路３５を介して保護カバー４０に気体を供給するガス供給口３７ｅと、が設けられている。この他にも、センサユニット２の電源のＯＮ，ＯＦＦ等の状態を表示するランプ３７ｄが設けられている。 On the upper surface of the case body 30, a connection terminal 37a for outputting a detection signal from the sensor unit 2, power is supplied to the sensor unit 2, and a control signal is input to the sensor unit 2. Connection terminal 37b is provided. Further, on the upper surface of the case main body 30, a gas supply port 37e for supplying gas to the protective cover 40 via the first gas flow path 35 is provided. In addition to this, a lamp 37d for displaying the ON / OFF status of the power supply of the sensor unit 2 is provided.

３－２．保護カバー４０について
図２～４に示すように、保護カバー４０は、収容ケース３の一部を構成するものである。保護カバー４０は、例えば、金属材料または樹脂材料からなり、ケース本体３０の底面側からネジなどの締結具７４により取付けられている。保護カバー４０は、ケース本体３０に取付けることにより、第１ガス流路３５に連通した第２ガス流路４５が形成されており、第２ガス流路４５には、第１放出口４２および第２放出口４３が形成されている。 3-2. About the protective cover 40 As shown in FIGS. 2 to 4, the protective cover 40 constitutes a part of the storage case 3. The protective cover 40 is made of, for example, a metal material or a resin material, and is attached from the bottom surface side of the case body 30 by a fastener 74 such as a screw. By attaching the protective cover 40 to the case body 30, a second gas flow path 45 communicating with the first gas flow path 35 is formed, and the second gas flow path 45 has a first discharge port 42 and a second gas flow path 45. 2 The discharge port 43 is formed.

第１放出口４２は、第２ガス流路４５からの気体が放出されるとともに、投光装置２１ａから投光されたレーザ光Ｌ１が通過する位置に形成されている。第１放出口４２の下流には、第２放出口４３がさらに形成されており、第２放出口４３は、第２ガス流路４５から気体が放出されるとともに、受光装置２２ａから投光されたレーザ光Ｌ２が通過する位置に形成されている。第２放出口４３は、後述する遮蔽部材５の裏面５０ｂに、放出された気体が吹き付けられるように形成されている。これにより、遮蔽部材５の放熱性を高めることができる。 The first discharge port 42 is formed at a position where the gas from the second gas flow path 45 is discharged and the laser light L1 projected from the light projecting device 21a passes through. A second discharge port 43 is further formed downstream of the first discharge port 42, and the second discharge port 43 discharges gas from the second gas flow path 45 and emits light from the light receiving device 22a. It is formed at a position where the laser beam L2 passes through. The second discharge port 43 is formed so that the released gas is sprayed on the back surface 50b of the shielding member 5, which will be described later. This makes it possible to improve the heat dissipation of the shielding member 5.

さらに、図５に示すように、保護カバー４０には、後述する遮蔽部材５を取り付けるための第１取付け部４７が形成されており、第１取付け部４７には、シャフト（取付け具）７３を挿通する貫通孔４７ａが形成されている。さらに、第１取付け部４７には、レーザ光Ｌ１、Ｌ２等に対して適切な角度で、遮蔽部材５を保護カバー４０に取付けるための設置面４７ｂが形成されている。なお、これらの構成は、後述する第２実施形態に係る溶接装置も基本的には同じである。 Further, as shown in FIG. 5, the protective cover 40 is formed with a first mounting portion 47 for mounting the shielding member 5, which will be described later, and the first mounting portion 47 is provided with a shaft (mounting tool) 73. A through hole 47a to be inserted is formed. Further, the first mounting portion 47 is formed with a mounting surface 47b for mounting the shielding member 5 on the protective cover 40 at an appropriate angle with respect to the laser beams L1, L2 and the like. It should be noted that these configurations are basically the same for the welding apparatus according to the second embodiment described later.

４．遮蔽部材５について
図１～４に示すように、センサ装置１を構成する遮蔽部材５は、ワークＷの溶接時に発生する輻射熱のうち、収容ケース３の下方側（具体的には、第１および第２放出口４２、４３）に向かう輻射熱Ｈを遮蔽している。遮蔽部材５は、溶融池Ｐから飛散して、収容ケース３の下方側の表面に向かうスパッタＳを遮蔽している。遮蔽部材５は、板状の部材であり、収容ケース３からワークＷ側に向かって延在している。 4. About the shielding member 5 As shown in FIGS. 1 to 4, the shielding member 5 constituting the sensor device 1 is located on the lower side (specifically, the first and 1st) of the accommodating case 3 among the radiant heat generated at the time of welding the work W. The radiant heat H toward the second discharge port 42, 43) is shielded. The shielding member 5 scatters from the molten pool P and shields the spatter S toward the lower surface of the accommodating case 3. The shielding member 5 is a plate-shaped member and extends from the storage case 3 toward the work W side.

ここで、ワークＷが溶接される側を遮蔽部材５の表側とし、その反対側を裏側としたときに、遮蔽部材５の裏面には、保護カバー４０に取付けるための一対の第２取付け部５７、５７が形成されている。遮蔽部材５を保護カバー４０に取付けた状態で、保護カバー４０の第１取付け部４７は、遮蔽部材５の２つの第２取付け部５７、５７の間に配置される。なお、一対の第２取付け部５７、５７の詳細な構造は、後述する第２実施形態の構造（図９参照）と同じである。 Here, when the side to which the work W is welded is the front side of the shielding member 5 and the opposite side is the back side, the back surface of the shielding member 5 is a pair of second mounting portions 57 for mounting on the protective cover 40. , 57 are formed. With the shielding member 5 attached to the protective cover 40, the first attachment portion 47 of the protective cover 40 is arranged between the two second attachment portions 57, 57 of the shielding member 5. The detailed structure of the pair of second mounting portions 57, 57 is the same as the structure of the second embodiment described later (see FIG. 9).

第２取付け部５７には、シャフト７３を挿通する貫通孔５７ａが形成されている。ここで、２つの第２取付け部５７、５７の間に、第１取付け部４７が配置され、かつ、設置面４７ｂに遮蔽部材５を設置した状態で、第１取付け部４７の貫通孔４７ａと、第２取付け部５７の貫通孔５７ａとが繋がり、１つの貫通孔となる。これにより、シャフト７３を、第１取付け部４７の貫通孔４７ａと、第２取付け部５７の貫通孔５７ａとに、遮蔽部材５の幅方向（横方向）から、挿通することができる。この結果、シャフト７３の頭部７３ｃと、ネジ体７３ｂの頭部７３ｄで挟み込み、遮蔽部材５を保護カバー４０に取付けることができる。 The second mounting portion 57 is formed with a through hole 57a through which the shaft 73 is inserted. Here, with the first mounting portion 47 arranged between the two second mounting portions 57, 57 and the shielding member 5 installed on the mounting surface 47b, the through hole 47a of the first mounting portion 47 , The through hole 57a of the second mounting portion 57 is connected to form one through hole. As a result, the shaft 73 can be inserted into the through hole 47a of the first mounting portion 47 and the through hole 57a of the second mounting portion 57 from the width direction (lateral direction) of the shielding member 5. As a result, the shielding member 5 can be attached to the protective cover 40 by sandwiching it between the head 73c of the shaft 73 and the head 73d of the screw body 73b.

本実施形態では、遮蔽部材５の板状本体５１は、セラミックス材料からなり、本実施形態では、遮蔽部材５のワークＷが溶接される側の表層もセラミックス材料からなる。さらに、遮蔽部材５の表面のうち、遮蔽部材５のワークＷが溶接される側の表側表面の全体に、金属層５２が形成されている。遮蔽部材５の板状本体５１の厚みは、たとえば、２～１０ｍｍの範囲であり、金属層の厚みは、たとえば、１０～２００μｍの範囲にあることが好ましい。 In the present embodiment, the plate-shaped main body 51 of the shielding member 5 is made of a ceramic material, and in the present embodiment, the surface layer on the side where the work W of the shielding member 5 is welded is also made of a ceramic material. Further, among the surfaces of the shielding member 5, the metal layer 52 is formed on the entire front surface on the side where the work W of the shielding member 5 is welded. The thickness of the plate-shaped main body 51 of the shielding member 5 is preferably in the range of, for example, 2 to 10 mm, and the thickness of the metal layer is preferably in the range of, for example, 10 to 200 μm.

板状本体５１および金属層５２の材料は、７００℃以上の耐熱温度（少なくとも融点）を有している材料からなることが好ましく、７００℃以上でも機械的強度が低下し難い材料がより好ましい。たとえば、板状本体５１のセラミックス材料などを挙げることができ、セラミックス材料としては、アルミナ、イットリア、炭化ケイ素、窒化ケイ素、ジルコニア、コージライト、サーメット、ステタイト、ムライト、窒化アルミニウム、またはサファイア等を挙げることができる。 The material of the plate-shaped main body 51 and the metal layer 52 is preferably made of a material having a heat resistant temperature (at least a melting point) of 700 ° C. or higher, and more preferably a material whose mechanical strength does not easily decrease even at 700 ° C. or higher. For example, the ceramic material of the plate-shaped main body 51 can be mentioned, and examples of the ceramic material include alumina, yttria, silicon carbide, silicon nitride, zirconia, cozilite, cermet, stetite, mulite, aluminum nitride, and sapphire. be able to.

一方、金属層５２は、セラミックス材料よりも放射率が低い金属材料からなり、金属材料の放射率は、０．３以下であることがより好ましい。このような金属材料で、金属層５２を形成することにより、ワークＷからの輻射熱をより好適に反射することができ、この結果、ワークＷからの輻射熱による遮蔽部への入熱をより一層低減することができる。このような材料としては、金、白金、黄銅、アルミニウム、錫、または銅を挙げることができ、これらの材料が、合金化していてもよく、積層されていてもよい。 On the other hand, the metal layer 52 is made of a metal material having a lower emissivity than the ceramic material, and the emissivity of the metal material is more preferably 0.3 or less. By forming the metal layer 52 with such a metal material, the radiant heat from the work W can be more preferably reflected, and as a result, the heat input to the shielding portion due to the radiant heat from the work W is further reduced. can do. Examples of such materials include gold, platinum, brass, aluminum, tin, or copper, and these materials may be alloyed or laminated.

たとえば、雰囲気温度が、２５℃～７００℃の範囲では、金の放射率は、０．０２～０．０３であり、白金の放射率は、０．０４～０．１０であり、黄銅の放射率は、０．０８～０．１０であり、アルミニウムの放射率は、０．０４～０．０８であり、錫の放射率は、０．０５～０．０８であり、銅の放射率は、０．０２～０．０４である。なお、上述したセラミックスの２５℃～６００℃の放射率は、０．７０～０．９５の範囲が一般的である。したがって、金属層５２が１種以上の金属材料で構成されることにより、ワークからの輻射熱をより好適に反射することができる。 For example, when the ambient temperature is in the range of 25 ° C to 700 ° C, the emissivity of gold is 0.02 to 0.03, the emissivity of platinum is 0.04 to 0.10. The emissivity is 0.08 to 0.10, the emissivity of aluminum is 0.04 to 0.08, the emissivity of tin is 0.05 to 0.08, and the emissivity of copper is 0.05 to 0.08. , 0.02 to 0.04. The emissivity of the above-mentioned ceramics at 25 ° C to 600 ° C is generally in the range of 0.70 to 0.95. Therefore, when the metal layer 52 is made of one or more kinds of metal materials, radiant heat from the work can be more preferably reflected.

特に、金属層５２の表面を、鏡面加工することにより、中心線平均粗さＲａを０．２μｍ以下、より好ましくは０．１μｍ以下とすることにより、金属層５２の放射率を高めることができる。特に、金、白金、またはアルミニウムは、光沢性および融点が高く、酸化され難いため、好ましい材料であり、なかでも、金または白金がより好ましい材料である。 In particular, the emissivity of the metal layer 52 can be increased by mirror-finishing the surface of the metal layer 52 to make the center line average roughness Ra 0.2 μm or less, more preferably 0.1 μm or less. .. In particular, gold, platinum, or aluminum is a preferred material because of its high luster and melting point and resistance to oxidation, with gold or platinum being the more preferred material.

このような遮蔽部材５は、たとえば、セラミックス粒子を圧粉成形後、焼結することにより板状本体５１を作製し、その表面を必要に応じて研磨後、板状本体５１のワークＷが溶接される側の表面に金属層５２を形成することにより、製造することができる。 For such a shielding member 5, for example, a plate-shaped main body 51 is manufactured by compacting and sintering ceramic particles, and the surface thereof is polished as necessary, and then the work W of the plate-shaped main body 51 is welded. It can be manufactured by forming a metal layer 52 on the surface on the side to be welded.

金属層５２の形成は、例えば、金属材料からなる薄膜を準備し、これを板状本体５１の表面に接着剤等で貼り合わせにより行ってもよい。この他にも、金属層５２をＰＶＤ法またはＣＶＤ法により形成してもよく、たとえば、上述した金属材料からなる金属ターゲットを準備し、金属ターゲットのスパッタを、板状本体５１の堆積させることにより金属層５２を形成してもよい。さらに、得られた金属層５２を上述した表面粗さになるように、研磨してもよい。 The metal layer 52 may be formed, for example, by preparing a thin film made of a metal material and bonding it to the surface of the plate-shaped main body 51 with an adhesive or the like. In addition to this, the metal layer 52 may be formed by a PVD method or a CVD method. For example, by preparing a metal target made of the above-mentioned metal material and depositing the spatter of the metal target on the plate-shaped main body 51. The metal layer 52 may be formed. Further, the obtained metal layer 52 may be polished so as to have the above-mentioned surface roughness.

本実施形態では、センサ装置１の収容体３Ａが、遮蔽部材５を備えることにより、ワークＷの溶接時に発生する輻射熱のうち、収容ケース３に向かう輻射熱を、遮蔽部材５で遮蔽することができる。これにより、この輻射熱により、収容ケース３に収容されたセンサユニット２が加熱されることを抑えることができる。特に、遮蔽部材５の板状本体５１は、セラミックス材料からなるので、遮蔽部材５の耐熱性を確保することができる。 In the present embodiment, the housing body 3A of the sensor device 1 is provided with the shielding member 5, so that the radiant heat toward the housing case 3 among the radiant heat generated at the time of welding the work W can be shielded by the shielding member 5. .. As a result, it is possible to prevent the sensor unit 2 housed in the housing case 3 from being heated by the radiant heat. In particular, since the plate-shaped main body 51 of the shielding member 5 is made of a ceramic material, the heat resistance of the shielding member 5 can be ensured.

さらに、遮蔽部材５には、遮蔽部材５が延在する方向に沿って、セラミックス材料よりも放射率が低い金属材料からなる金属層５２が形成されているので、遮蔽部材５に向かう輻射熱（例えば赤外線）は、金属層５２の表面から反射される。この結果、遮蔽部材５にワークＷからの輻射熱が入熱されることを低減することができる。 Further, since the shielding member 5 is formed with a metal layer 52 made of a metal material having a lower emissivity than the ceramic material along the direction in which the shielding member 5 extends, radiant heat toward the shielding member 5 (for example, Infrared rays) are reflected from the surface of the metal layer 52. As a result, it is possible to reduce the input of radiant heat from the work W into the shielding member 5.

特に、本実施形態では、金属層５２は、遮蔽部材５の表面のうち、ワークＷが溶接される側に面した表側表面に形成されているので、ワークＷからの輻射熱を直接受けるため、効率的に、遮蔽部材５に向かう輻射熱を、金属層５２の表面から直接反射させることができる。 In particular, in the present embodiment, since the metal layer 52 is formed on the front surface of the surface of the shielding member 5 facing the side to which the work W is welded, radiant heat from the work W is directly received, so that efficiency is achieved. Therefore, the radiant heat directed to the shielding member 5 can be directly reflected from the surface of the metal layer 52.

上に示す実施形態では、遮蔽部材５の表面のうち、ワークＷが溶接される側に面した表側表面全体に、金属層５２を形成したが、例えば、図６に示すように、金属層５２は、ワーク側の遮蔽部材５の表面に、セラミックス材料が露出するように（すなわち板状本体５１）、収容ケース３側の表面に形成されている。この態様によれば、金属層５２を収容ケース３側の表面に形成することにより、溶接時のスパッタ等が金属層５２の表面に付着することを低減でき、金属層５２により、遮蔽部材５に向かう輻射熱を持続的に反射させることができる。 In the embodiment shown above, the metal layer 52 is formed on the entire front surface of the surface of the shielding member 5 facing the side to which the work W is welded. For example, as shown in FIG. 6, the metal layer 52 is formed. Is formed on the surface of the housing case 3 so that the ceramic material is exposed on the surface of the shielding member 5 on the work side (that is, the plate-shaped main body 51). According to this aspect, by forming the metal layer 52 on the surface on the side of the housing case 3, it is possible to reduce the adhesion of spatter and the like during welding to the surface of the metal layer 52, and the metal layer 52 makes the shielding member 5 The radiant heat that is heading can be continuously reflected.

＜第２実施形態＞
以下に図７～図１１を参照して、第２実施形態に係るセンサ装置１を説明する。なお、第２実施形態では、第１実施形態に対して、遮蔽部材５の構造のみが、相違するので、その他の構成は、同じ符号を付して、詳細な説明を省略する。 <Second Embodiment>
The sensor device 1 according to the second embodiment will be described below with reference to FIGS. 7 to 11. In the second embodiment, only the structure of the shielding member 5 is different from that of the first embodiment. Therefore, the other configurations are designated by the same reference numerals and detailed description thereof will be omitted.

第２実施形態では、図７に示すように、遮蔽部材５は、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂを非接着状態で重ね合わせた構造であり、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂは、その一部で相互に拘束されている。具体的には、図９に示すように、遮蔽部材５は、第１板状部材５１Ａと第２板状部材５１Ｂを重ね合わせた状態で、一対の挟み込み部材５３、５３により、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂに対して着脱自在に挟み込まれている。この挟み込まれた状態で、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂが、相互に拘束されている。 In the second embodiment, as shown in FIG. 7, the shielding member 5 has a structure in which the first and second plate-shaped members 51A and 51B are superposed in a non-adhesive state, and the first and second plate-shaped members 51A are superposed. , 51B are partially constrained to each other. Specifically, as shown in FIG. 9, the shielding member 5 is formed by the pair of sandwiching members 53, 53 in a state where the first plate-shaped member 51A and the second plate-shaped member 51B are overlapped with each other. It is detachably sandwiched between the two plate-shaped members 51A and 51B. In this sandwiched state, the first and second plate-shaped members 51A and 51B are mutually restrained.

より、具体的には、第１板状部材５１Ａと第２板状部材５１Ｂを重ね合わせた状態で、遮蔽部材５の幅方向の両側から、第１板状部材５１Ａと第２板状部材５１Ｂを挟み込んでいる。これにより、遮蔽部材５の基端から先端に向かう方向に、第１板状部材５１Ａと第２板状部材５１Ｂとが、独立して熱膨張および熱収縮することができる。遮蔽部材５の幅方向とは、遮蔽部材５の基端から先端に向かう方向と交差する方向であり、基端は、遮蔽部材５が収容体３Ａの保護カバーに取り付けられている側の端であり、先端は、そこからワークＷ側に延在する方向の端である。 More specifically, in a state where the first plate-shaped member 51A and the second plate-shaped member 51B are overlapped with each other, the first plate-shaped member 51A and the second plate-shaped member 51B are viewed from both sides in the width direction of the shielding member 5. Is sandwiched. As a result, the first plate-shaped member 51A and the second plate-shaped member 51B can be independently thermally expanded and contracted in the direction from the base end to the tip end of the shielding member 5. The width direction of the shielding member 5 is a direction intersecting the direction from the base end of the shielding member 5 toward the tip end, and the base end is the end on the side where the shielding member 5 is attached to the protective cover of the housing 3A. Yes, the tip is the end in the direction extending from there to the work W side.

図６（ｄ）に示すように、各挟み込み部材５３、５３の断面はＵ字状であり、対向する一対の押圧部５３ａ、５３ａと、これを連結する連結部５３ｂと、を備えている。挟み込み部材５３は、金属材料からなり、一対の押圧部５３ａ、５３ａの対向する表面間の距離は、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂを重ね合わせた厚さよりも僅かに小さい。 As shown in FIG. 6D, the cross section of each sandwiching member 53, 53 is U-shaped, and includes a pair of pressing portions 53a, 53a facing each other, and a connecting portion 53b connecting the pressing portions 53a, 53a. The sandwiching member 53 is made of a metal material, and the distance between the facing surfaces of the pair of pressing portions 53a and 53a is slightly smaller than the thickness of the first and second plate-shaped members 51A and 51B overlapped.

第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂに対して、挟み込み部材５３を挟み込む際には、押圧部５３ａ、５３ａ同士を僅かに広げて、挟み込み部材５３を弾性変形させ、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂに、挟み込み部材５３を押し込む。これにより、挟み込み部材５３の弾性変形後の復元力により、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂで、これらは押圧され、相互に拘束される。一方、挟み込み部材５３を取り外す際には、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂに対して、挟み込み部材５３を引き抜き、これを取り除くことができる。 When sandwiching the sandwiching member 53 with respect to the first and second plate-shaped members 51A and 51B, the pressing portions 53a and 53a are slightly expanded to elastically deform the sandwiching member 53 to elastically deform the first and second plates. The sandwiching member 53 is pushed into the shaped members 51A and 51B. As a result, the restoring force of the sandwiching member 53 after elastic deformation causes the first and second plate-shaped members 51A and 51B to be pressed against each other and restrained from each other. On the other hand, when removing the sandwiching member 53, the sandwiching member 53 can be pulled out from the first and second plate-shaped members 51A and 51B and removed.

本実施形態では、第１板状部材５１Ａは、上述したセラミックス材料からなる。したがって、ワークＷが溶接される側の遮蔽部材５の表層は、セラミックス材料からなる。第２板状部材５１Ｂは、上述したセラミックス材料または金属材料からなる。金属材料としては、鋳鉄、鋼、アルミニウム、銅、または、黄銅などを挙げることができ、上述した金属層５２と異なり、これよりの放射率の低い材料であることが好ましい。 In the present embodiment, the first plate-shaped member 51A is made of the above-mentioned ceramic material. Therefore, the surface layer of the shielding member 5 on the side where the work W is welded is made of a ceramic material. The second plate-shaped member 51B is made of the above-mentioned ceramic material or metal material. Examples of the metal material include cast iron, steel, aluminum, copper, brass, and the like, and unlike the metal layer 52 described above, a material having a lower emissivity is preferable.

セラミックス材料は、金属材料に比べて、熱伝導性が低いため、表側に位置する第１板状部材５１Ａで、輻射熱Ｈを遮蔽することができる。一方、第２板状部材５１Ｂを金属材料にすることにより、金属材料は、セラミックス材料に比べて、熱伝導率が高いため、輻射熱のうち伝熱された一部の熱は、裏側に位置する板状部材５１Ｂで、遮蔽部材５の裏面５０ｂから、より効果的に放熱することができる。特に、本実施形態では、第２板状部材５１Ｂに、保護カバー４０からのパージエアを吹き付けているので、第２板状部材５１Ｂの放熱性を高めることができる。 Since the ceramic material has lower thermal conductivity than the metal material, the radiant heat H can be shielded by the first plate-shaped member 51A located on the front side. On the other hand, by using the second plate-shaped member 51B as a metal material, the metal material has a higher thermal conductivity than the ceramic material, so that some of the radiant heat transferred is located on the back side. With the plate-shaped member 51B, heat can be dissipated more effectively from the back surface 50b of the shielding member 5. In particular, in the present embodiment, since the purge air from the protective cover 40 is blown to the second plate-shaped member 51B, the heat dissipation of the second plate-shaped member 51B can be improved.

なお、遮蔽部材５が、第１板状部材５１Ａと第２板状部材５１Ｂとの間に、さらに、１枚以上の板状部材を備える場合には、これらの間の板状部材は、金属材料またはセラミックス材料のいずれかが選択される。 When the shielding member 5 further includes one or more plate-shaped members between the first plate-shaped member 51A and the second plate-shaped member 51B, the plate-shaped member between them is made of metal. Either the material or the ceramic material is selected.

さらに、本実施形態では、遮蔽部材５では、金属層５２は、遮蔽部材５の内部に形成されている。具体的には、図８に示すように、金属層５２は、隣接する第１板状部材５１Ａに対向する、第２板状部材５１Ｂの対向面（表面）に形成されている。具体的には、金属層５２は、第２板状部材５１Ｂの対向面の全面に被覆されている。 Further, in the present embodiment, in the shielding member 5, the metal layer 52 is formed inside the shielding member 5. Specifically, as shown in FIG. 8, the metal layer 52 is formed on the facing surface (surface) of the second plate-shaped member 51B facing the adjacent first plate-shaped member 51A. Specifically, the metal layer 52 covers the entire surface of the facing surface of the second plate-shaped member 51B.

具体的には、ワークＷが溶接される側を遮蔽部材５の表側とし、その反対側を裏側としたときに、金属層５２は、隣接する第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂのうち、裏面側の板状部材５１Ｂに形成されている。 Specifically, when the side to which the work W is welded is the front side of the shielding member 5 and the opposite side is the back side, the metal layer 52 is among the adjacent first and second plate-shaped members 51A and 51B. , Is formed on the plate-shaped member 51B on the back surface side.

本実施形態では、金属層５２は、遮蔽部材５の内部に形成されているので、金属層５２を遮蔽部材５の内部に形成することにより、金属層５２には、溶接時のスパッタ等が付着することがない。このようにして、金属層５２により遮蔽部材５に向かう輻射熱を持続的に反射させることができる。 In the present embodiment, since the metal layer 52 is formed inside the shielding member 5, by forming the metal layer 52 inside the shielding member 5, spatter or the like during welding adheres to the metal layer 52. There is nothing to do. In this way, the metal layer 52 can continuously reflect the radiant heat toward the shielding member 5.

板状部材５１Ｂの対向面に金属層５２を形成することにより、金属層５２の表面に凹凸が形成されることを低減し、金属層５２は、より平坦な表面となる。この結果、金属層５２の表面により遮蔽部材５に向かう輻射熱をより効果的に反射させることができる。 By forming the metal layer 52 on the facing surface of the plate-shaped member 51B, it is possible to reduce the formation of irregularities on the surface of the metal layer 52, and the metal layer 52 has a flatter surface. As a result, the surface of the metal layer 52 can more effectively reflect the radiant heat toward the shielding member 5.

特に、本実施形態では、金属層５２を、隣接する第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂのうち、裏面側の板状部材５１Ｂに形成することにより、例えば、表面側の第１板状部材５１Ａに溶接時のスパッタが付着したとしても、これを交換すればよいので、金属層５２を形成した板状部材５１Ｂを継続して使用することができる。 In particular, in the present embodiment, the metal layer 52 is formed on the plate-shaped member 51B on the back surface side of the adjacent first and second plate-shaped members 51A and 51B, so that, for example, the first plate-shaped member on the front surface side is formed. Even if spatter during welding adheres to the member 51A, it may be replaced, so that the plate-shaped member 51B on which the metal layer 52 is formed can be continuously used.

さらに、遮蔽部材５に入熱された輻射熱により、遮蔽部材５の表面５０ａの温度が、他の部分に比べて、昇温される。このような場合であっても、遮蔽部材５が非接着状態で、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂを重ね合わせた構造であるため、重ね合わせた第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂ同士は、独立して熱膨張および熱収縮する。これにより、輻射熱Ｈによる熱膨張差および熱収縮差に起因した、遮蔽部材５に作用する熱応力を低減することができ、溶接時にワークＷからセンサユニット２に向かう輻射熱により、遮蔽部材５が損傷することを低減することができる。 Further, the temperature of the surface 50a of the shielding member 5 is raised by the radiant heat input to the shielding member 5 as compared with other portions. Even in such a case, since the shielding member 5 has a structure in which the first and second plate-shaped members 51A and 51B are overlapped with each other in a non-adhesive state, the overlapped first and second plate-shaped members 51A , 51B independently thermally expand and contract. As a result, the thermal stress acting on the shielding member 5 due to the difference in thermal expansion and the difference in thermal contraction due to the radiant heat H can be reduced, and the shielding member 5 is damaged by the radiant heat from the work W toward the sensor unit 2 during welding. It is possible to reduce the amount of work to be done.

図１０に示す変形例に係る遮蔽部材５では、隣接する第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂの間に隙間Ｇがさらに形成されている。具体的には、第１板状部材５１Ａには、第２板状部材５１Ｂと対向する位置に***部５１ｄが形成され、***部５１ｄには、留め具７５の先端に係合する係合孔５１ｂが形成されている。第２板状部材５１Ｂには、留め具７５を挿通する貫通孔５１ａが形成されている。 In the shielding member 5 according to the modified example shown in FIG. 10, a gap G is further formed between the adjacent first and second plate-shaped members 51A and 51B. Specifically, the first plate-shaped member 51A is formed with a raised portion 51d at a position facing the second plate-shaped member 51B, and the raised portion 51d has an engaging hole that engages with the tip of the fastener 75. 51b is formed. The second plate-shaped member 51B is formed with a through hole 51a through which the fastener 75 is inserted.

第１板状部材５１Ａと第２板状部材５１Ｂとを重ね合わせた状態で、留め具７５を貫通孔５１ａに挿通し、***部５１ｄの係合孔５１ｂに螺着することにより、第１板状部材５１Ａと第２板状部材５１Ｂとの間に隙間Ｇを形成することができる。これにより隙間Ｇが、断熱空間となって、遮蔽部材５の表面５０ａの熱が、収容体３Ａを介してセンサユニット２に伝達することを低減することができる。 With the first plate-shaped member 51A and the second plate-shaped member 51B overlapped with each other, the fastener 75 is inserted into the through hole 51a and screwed into the engaging hole 51b of the raised portion 51d to form the first plate. A gap G can be formed between the shaped member 51A and the second plate-shaped member 51B. As a result, the gap G becomes a heat insulating space, and the heat of the surface 50a of the shielding member 5 can be reduced from being transferred to the sensor unit 2 via the accommodating body 3A.

さらに、図１１に示す変形例に係る遮蔽部材５では、遮蔽部材５は、第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂを重ね合わせた構造である点は共通するが、金属層の代わりに、隣接する第１および第２板状部材５１Ａ、５１Ｂ同士の間に金属シート材５２Ａが挟み込まれている。金属層の代わりに、金属シート材とすることにより、金属シート材５２Ａの交換等を容易に行うことができるため、装置のメンテナンス性が向上する。なお、本実施形態では、金属シート材５２Ａを用いたが金属板材を用いても同様の効果を期待することができる。 Further, in the shielding member 5 according to the modification shown in FIG. 11, the shielding member 5 has a structure in which the first and second plate-shaped members 51A and 51B are overlapped, but instead of the metal layer, The metal sheet material 52A is sandwiched between the adjacent first and second plate-shaped members 51A and 51B. By using a metal sheet material instead of the metal layer, the metal sheet material 52A can be easily replaced, so that the maintainability of the device is improved. In this embodiment, the metal sheet material 52A is used, but the same effect can be expected even if the metal plate material is used.

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。 Although the embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various designs are designed without departing from the spirit of the present invention described in the claims. You can make changes.

たとえば、第２実施形態では、遮蔽部材は、第１および第２板状部材の２枚の板状部材を重ね合わせた構造であったが、３以上の板状部材を重ね合わせた構造であってもよい。さらに、図９では、第１および第２板状部材を重ね合わせた状態で、挟み込み部材または留め具により、２カ所で相互に拘束されていたが、これらの間に隙間を形成することができるのであれば、少なくとも１か所で拘束されていてもよい。 For example, in the second embodiment, the shielding member has a structure in which two plate-shaped members of the first and second plate-shaped members are overlapped, but has a structure in which three or more plate-shaped members are overlapped. You may. Further, in FIG. 9, in a state where the first and second plate-shaped members are overlapped with each other, they are mutually restrained at two places by a sandwiching member or a fastener, but a gap can be formed between them. If so, it may be restrained in at least one place.

本実施形態では、センサユニットは、レーザ光をワークに投光し、ワークから反射したレーザ光を検出光として受光し、ワークの状態（形状）および検出部からワークまでの距離を測定したが、たとえば、センサユニットが、ワークから反射する光または溶接時にワークから発する光を、検出光として撮像装置（カメラ）で撮像し、ワークの溶接状態等を検出してもよい。 In the present embodiment, the sensor unit projects laser light onto the work, receives the laser light reflected from the work as detection light, and measures the state (shape) of the work and the distance from the detection unit to the work. For example, the sensor unit may capture the light reflected from the work or the light emitted from the work during welding as detection light by the image pickup device (camera) to detect the welding state of the work.

１：（溶接用）センサ装置、２：センサユニット、２１：投光部、２２：検出部、３Ａ：収容体、３：収容ケース、３０：ケース本体、３５：第１ガス流路、４０：保護カバー、４２：第１放出口、４３：第２放出口、４５：第２ガス流路、４７：第２取付け部、４７ａ：貫通孔、４７ｂ：設置面、４７：第１取付け部、５：遮蔽部材、５１Ａ：第１板状部材、５２：金属層、５２Ａ：金属シート材、５１Ｂ：第２板状部材、５１ａ：貫通孔、５１ｂ：係合孔、５１ｄ：***部、５３：挟み込み部材、７５：留め具、Ｌ１，Ｌ２：レーザ光、Ｗ：ワーク 1: (For welding) sensor device 2: Sensor unit, 21: Floodlight part, 22: Detection part, 3A: Containment body 3: Containment case, 30: Case body, 35: First gas flow path, 40: Protective cover, 42: 1st discharge port, 43: 2nd discharge port, 45: 2nd gas flow path, 47: 2nd mounting part, 47a: through hole, 47b: mounting surface, 47: 1st mounting part, 5 : Shielding member, 51A: First plate-shaped member, 52: Metal layer, 52A: Metal sheet material, 51B: Second plate-shaped member, 51a: Through hole, 51b: Engagement hole, 51d: Raised portion, 53: Sandwiching Member, 75: Fastener, L1, L2: Laser light, W: Work

Claims

溶接されるワークの状態または前記ワークまでの距離を測定するセンサユニットと、
前記センサユニットを収容する収容部と、前記収容部から前記ワークに向かって延在し、前記ワークの溶接時に発生する輻射熱のうち、前記収容部に向かう輻射熱を遮蔽する遮蔽部と、を有した収容体と、を少なくとも備えた、溶接用センサ装置であって、
前記遮蔽部は、セラミックス材料からなる板状本体を有しており、
前記板状本体には、前記遮蔽部が延在する方向に沿って、前記セラミックス材料よりも放射率が低い金属材料からなる金属層が形成されていることを特徴とする溶接用センサ装置。 A sensor unit that measures the state of the workpiece to be welded or the distance to the workpiece,
It has an accommodating portion that accommodates the sensor unit, and a shielding portion that extends from the accommodating portion toward the work and shields the radiant heat generated during welding of the work toward the accommodating portion. A welding sensor device with at least an accommodating body.
The shielding portion has a plate-shaped main body made of a ceramic material.
A welding sensor device characterized in that a metal layer made of a metal material having a lower emissivity than the ceramic material is formed on the plate-shaped main body along a direction in which the shielding portion extends.

前記金属材料の放射率は、０．３以下であることを特徴とする請求項１に記載の溶接用センサ装置。 The welding sensor device according to claim 1, wherein the emissivity of the metal material is 0.3 or less.

前記金属層は、金、白金、黄銅、アルミニウム、および銅のうち、１種以上の金属材料からなる層であることを特徴とする請求項２に記載の溶接用センサ装置。 The welding sensor device according to claim 2, wherein the metal layer is a layer made of one or more kinds of metal materials among gold, platinum, brass, aluminum, and copper.

前記金属層は、前記板状本体の表面のうち、前記ワークが溶接される側に面した表側表面に形成されていることを特徴とする請求項１または２に記載の溶接用センサ装置。 The welding sensor device according to claim 1 or 2, wherein the metal layer is formed on a front surface of the surface of the plate-shaped main body facing the side to which the work is welded.

前記金属層は、前記表側表面のうち、前記ワーク側の前記板状本体の表面に、前記セラミックス材料が露出するように、前記収容部側の表面に形成されていることを特徴とする請求項４に記載の溶接用センサ装置。 The claim is characterized in that the metal layer is formed on the surface of the accommodating portion side so that the ceramic material is exposed on the surface of the plate-shaped main body on the work side of the front surface. 4. The welding sensor device according to 4.

前記金属層は、前記板状本体の内部に形成されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか一項に記載の溶接用センサ装置。 The welding sensor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the metal layer is formed inside the plate-shaped main body .

前記板状本体は、複数の板状部材を重ね合わせた構造であり、
前記金属層は、隣接する前記板状部材同士が対向する対向面に形成されていることを特徴とする請求項６に記載の溶接用センサ装置。 The plate-shaped main body has a structure in which a plurality of plate-shaped members are superposed.
The welding sensor device according to claim 6, wherein the metal layer is formed on facing surfaces of adjacent plate-shaped members facing each other.

前記ワークが溶接される側を前記板状本体の表側とし、その反対側を裏側としたときに、
前記金属層は、前記複数の板状部材のうち、裏側の板状部材に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の溶接用センサ装置。 When the side to which the work is welded is the front side of the plate-shaped main body and the opposite side is the back side,
The welding sensor device according to claim 7, wherein the metal layer is formed on the plate-shaped member on the back side of the plurality of plate-shaped members.

前記隣接する板状部材の間には、隙間が形成されていることを特徴とする請求項７または８に記載の溶接用センサ装置。 The welding sensor device according to claim 7, wherein a gap is formed between the adjacent plate-shaped members.

前記板状本体は、複数の板状部材を重ね合わせた構造であり、
前記金属層は、隣接する前記板状部材同士の間に挟み込まれた金属シート材または金属板材であることを特徴とする請求項６に記載の溶接用センサ装置。 The plate-shaped main body has a structure in which a plurality of plate-shaped members are superposed.
The welding sensor device according to claim 6 , wherein the metal layer is a metal sheet material or a metal plate material sandwiched between adjacent plate-shaped members.