特許 5809145 アークによるプロセスを監視する監視モジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5809145

(24)【登録日】2015年9月18日

(45)【発行日】2015年11月10日

(54)【発明の名称】アークによるプロセスを監視する監視モジュール

(51)【国際特許分類】

   B23K 9/095 20060101AFI20151021BHJP

【ＦＩ】

   B23K9/095 515A

【請求項の数】22

【全頁数】19

(21)【出願番号】特願2012-528192(P2012-528192)

(86)(22)【出願日】2010年9月13日

(65)【公表番号】特表2013-504430(P2013-504430A)

(43)【公表日】2013年2月7日

(86)【国際出願番号】AT2010000330

(87)【国際公開番号】WO2011029118

(87)【国際公開日】20110317

【審査請求日】2013年8月20日

(31)【優先権主張番号】A1448/2009

(32)【優先日】2009年9月11日

(33)【優先権主張国】AT

(73)【特許権者】

【識別番号】502263019

【氏名又は名称】フロニウス インターナショナル ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング

(74)【代理人】

【識別番号】100099759

【弁理士】

【氏名又は名称】青木 篤

(74)【代理人】

【識別番号】100102819

【弁理士】

【氏名又は名称】島田 哲郎

(74)【代理人】

【識別番号】100123582

【弁理士】

【氏名又は名称】三橋 真二

(74)【代理人】

【識別番号】100133008

【弁理士】

【氏名又は名称】谷光 正晴

(74)【代理人】

【識別番号】100153084

【弁理士】

【氏名又は名称】大橋 康史

(74)【代理人】

【識別番号】100110489

【弁理士】

【氏名又は名称】篠崎 正海

(72)【発明者】

【氏名】マルティン ヘルテンフーバー

(72)【発明者】

【氏名】ギュンター ラインターラー

【審査官】 水野 治彦

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００９−０３４７３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−００７３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−１０４４７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−００１４１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公平０５−０００１４１（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００９−０２８７７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１８３９１（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 英国特許出願公開第２３２５１０７（ＧＢ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ２３Ｋ ９／０９５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

−カメラ（２）、
−光源（３）、
−カメラ（２）によるイメージ検出の時に発光するように光源（３）を駆動する、制御部（４）、および
−少なくとも前記カメラ（２）、前記光源（３）及び前記制御部（４）がその中に配置されている、共通のハウジング（５）を有する、アーク（Ｃ）によるプロセスを監視するための監視モジュール（１．．１”）であって、アーク（Ｃ）が、バーナー（２６）によって案内される、前記監視モジュールにおいて、
−ハウジング（５）が、圧縮空気接続端（６）と空気出口（７）またはハウジング（５）に配置された方向変換装置を有しており、前記空気出口または方向変換装置が、流出する空気噴流をカメラ（２）の光学軸（Ａ）に対して横方向に方向付けするために設けられており、
−前記圧縮空気接続端（６）に供給された圧縮空気によってもたらされた空気流が、光源（３）および／または制御部（４）および／または光源（３）のためのチャージ回路（８）を介して案内されている、
ことを特徴とする監視モジュール。

【請求項2】

カメラ（２）と光源（３）が、アーク（Ｃ）の方向に方向付けされており、前記方向付けが溶接箇所とハウジング（５）の間の間隔に応じて調整されており、カメラ（２）の光学軸（Ａ）と光源（３）の光学軸が互いに交差するように構成されている、ことを特徴とする請求項１に記載の監視モジュール（１．．１”）。

【請求項3】

ハウジング（５）が、バーナー（２６）に固定するように形成されている、ことを特徴とする請求項１または２に記載の監視モジュール（１．．１”）。

【請求項4】

圧縮空気が少なくとも１つの冷却通路（１５）および清掃通路（１６）内で案内されており、清掃通路（１６）の少なくとも１つの端部が、空気出口（７）として形成されている、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の監視モジュール（１．．1”）。

【請求項5】

圧縮空気接続端（６）が冷却通路（１５）と接続されており、かつ冷却通路（１５）が清掃通路（１６）と少なくとも制御部（４）の回りの領域に供給を行なうように形成されている、ことを特徴とする請求項１から４のいずれか１項に記載の監視モジュール（１．．１”）。

【請求項6】

ハウジング（５）が、カメラ（２）と光源（３）のための取外し可能なカバー（９）を有しており、前記カバーが少なくとも部分的に透明であって、かつ空気出口（７）として形成されている、ことを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の監視モジュール（１．．１”）。

【請求項7】

カバー（９）が、プラスチックからなる、ことを特徴とする請求項６に記載の監視モジュール（１．．１”）。

【請求項8】

光源（３）から放出された光を拡散させるためのディフューザ（１０）が、光源（３）のためにカバー（９）内に組み込まれている、ことを特徴とする請求項６または７に記載の監視モジュール（１．．１”）。

【請求項9】

ハウジング（５）内に付加的にマイクロフォン（１２）が配置されている、ことを特徴とする請求項１から８のいずれか１項に記載の監視モジュール（１．．１”）。

【請求項10】

制御部（４）が、アーク（Ｃ）のための電流源からの信号用の入力（１３）を有しており、かつイメージ検出プロセスが前記信号によって制御可能である、ことを特徴とする請求項１から９のいずれか１項に記載の監視モジュール（１．．１”）。

【請求項11】

制御部（４）は、前記電流源が中断または加工プロセスの終了を知らせた場合に、イメージ検出プロセスを停止させるために設けられている、ことを特徴とする請求項１０に記載の監視モジュール（１．．１”）。

【請求項12】

制御部（４）が、アーク（Ｃ）用の電流源からの信号のための入力（１３）を有しており、かつ光源（３）の出力が前記信号によって調整可能である、ことを特徴とする請求項１から１１のいずれか１項に記載の監視モジュール（１．．１”）。

【請求項13】

制御部（４）は、前記電流源が加工箇所における短絡または加工電流の所定の低下を知らせた場合に、光源（３）の出力を減少させるために設けられている、ことを特徴とする請求項１２に記載の監視モジュール（１．．１”）。

【請求項14】

監視モジュールが、感光性のセンサ（１４）を有し、前記センサが実質的にアーク（Ｃ）に対して方向付けされており、かつ
制御部（４）が、感光性のセンサ（１４）の信号のための入力を有しているので、光源（３）の出力が、感光性のセンサ（１４）の信号に従って制御可能である、
ことを特徴とする請求項１から１３のいずれか１項に記載の監視モジュール（１．．１”）。

【請求項15】

制御部（４）は、感光性のセンサ（１４）がアーク（Ｃ）によって放出された光の所定の低下を記録した場合に、光源（３）の出力を低下させるために設けられている、ことを特徴とする請求項１４に記載の監視モジュール（１．．１”）。

【請求項16】

制御部（４）が、アーク（Ｃ）用の電流源からの信号のための入力（１３）を有しており、かつイメージ検出プロセスの開始が、前記信号によって調整可能である、ことを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の監視モジュール（１．．１”）。

【請求項17】

制御部（４）が次のように、すなわちアーク（Ｃ）用の電流源が加工箇所における短絡または加工電流の所定の低下を知らせ、あるいは感光性のセンサ（１４）がアーク（Ｃ）によって放出された光の所定の低下を記録した場合にのみ、イメージ検出プロセスが実施されるように、準備されている、ことを特徴とする請求項１６に記載の監視モジュール（１．．１”）。

【請求項18】

請求項１から１７のいずれか一項に記載の監視モジュール（１．．１”）の少なくとも１つの開口部のためのカバー（９）であって、
−該カバー（９）が、同心の円筒状の固定面を有する円いフロントディスクからなり、前記円筒状の固定面が、前記フロントディスクよりも小さい直径を有し、かつ
−前記フロントディスク内に空気出口（７）あるいは少なくとも１つの方向変換装置が統合されており、前記空気出口または前記方向変換装置が、流出する空気噴流を監視モジュール（１．．１”）のカメラ（２）の光学軸（Ａ）に対して横方向に方向付けするために設けられている、ことを特徴とする前記監視モジュールの少なくとも１つの開口部のためのカバー。

【請求項19】

前記少なくとも１つの方向変換装置が、前記フロントディスクの円環の外側に配置されている、ことを特徴とする請求項１８に記載のカバー。

【請求項20】

前記円筒状の固定面の少なくとも外表面に、少なくとも１つの固定装置が配置されている、ことを特徴とする請求項１８または１９に記載のカバー。

【請求項21】

ガスノズル（２８）からの保護ガスで保護される、アーク（Ｃ）によるプロセスを実施するためのバーナーにおいて、
請求項１から１７のいずれか１項に記載の監視モジュール（１．．１”）が、バーナー（２６）に固定されたことを特徴とする、アークによるプロセスを実施するためのバーナー。

【請求項22】

前記監視モジュール（１．．１”）は、イメージ検出の際にカメラ（２）の光学軸の方向に見てアーク（Ｃ）がガスノズル（２８）によって少なくとも部分的に覆われるように、当該バーナー（２６）に固定された、ことを特徴とする請求項２１に記載のバーナー（２６）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、カメラ、フラッシュランプおよび、カメラによってイメージを撮影する時にフラッシュランプを発光するように駆動する制御部を有する、アークによるプロセスを監視するための監視モジュールに関するものであって、アークは、バーナーによって案内され、上記コンポーネント（カメラ、フラッシュランプ、制御部）が、共通のハウジング内に配置されている。

【背景技術】

【0002】

すでに少し前から、プロセスシーケンスにおけるエラーを早期に認識することができるようにし、かつ場合によっては補正介入することができるようにするために、たとえば溶接プロセスのような、アークによるプロセスが電子的に監視されている。たとえば、溶融池が観察され、あるいは溶接プロセスの間の音の発生が評価され、そこから溶接プロセスの品質を推定することができる。従来技術からすでに幾つかの可能性が知られている。

【0003】

たとえば特許文献１は、カメラとストロボスコープランプとからなる、溶融池を監視する装置を示している。その場合にランプは、カメラがイメージ（「フレーム」）を検出した場合に光を放出するように、カメラと同期される。ストロボスコープランプによって、溶接箇所の周囲が、アーク溶接器具のアークとほぼ同一の輝度を有するように、照明される。

【0004】

他の同様な例は、特許文献２であって、それは、同様に溶接プロセスの間観察するためのカメラと溶融池を照明するためのストロボランプを開示している。

【0005】

さらに、特許文献３は、溶融箇所を観察するためのカメラとフラッシュランプからなり、影の形成を回避するために、カメラとフラッシュランプは、溶接箇所に対して様々な位置に配置され、溶接箇所に対して種々の角度で方向づけされる。

【0006】

さらに、特許文献４は、装置と方法を開示しており、溶接箇所または分離箇所に方向づけされた音記録装置が配置されており、制御装置内で溶接ノイズが連続的にスペクトル分析される。この溶接ノイズが、所定のプロセスパラメータに感度を有する特徴的な変量について評価されて、供給装置の閉ループ制御へ供給される。その場合にガス供給、溶接添加物の配量、電極の送りおよび／または工作物に対するピストルの位置決めが閉ループ制御される。評価は、プロセスパラメータ、たとえば電流、電圧、位置決めに対する音測定ないしスペクトル測定値の時間的および空間的相関によって補足される。
さらに、ＧＢ２３２５１０７Ａは、装置を示しており、その装置においてレーザーが溶接すべき工作物上に第１の基準マークを投影する。ビデオカメラが、この第１の基準マークとこの基準マークの周囲を記録し、イメージ内へ第２の基準マークを挿入する。溶接プロセスの間、溶接ピストルは、第１と第２の基準マークが重なるように調節される。
さらに、ＤＥ１０２００４０３９４１０Ａは、自動的な加工プロセスを閉ループ制御する方法と装置を開示している。その場合に光源および光源と加工すべき工作物との間に配置された光学系を用いて、工作物の加工ヘッドによって加工される領域上に光ラインが投影される。さらに、光ラインが第２の光学系によって受信配置上へ結像されて、評価装置によって加工機械の少なくとも１つの加工パラメータが、プロフィール推移から求められたパラメータの実際値と目標値との比較に従って閉ループ制御される。
さらに、ＵＳ４４７１２０７は、アーク溶接システムを開示しており、それにおいて溶接プロセスはトーンを用いて監視することができ、そのトーンは溶接電圧と溶接電流に従って変調される。具体的には、トーンの音の強さは溶接電流に従って、トーンの周波数は溶接電圧に従って変化される。
さらに、ＵＳ４７６４６５５は、レーザー加工機械を示しており、それにおいて工作物上のレーザービームの焦点が、ビデオカメラを用いて観察される。検出されたイメージに基づいて、レーザービームの直径が求められる。
そして、ＷＯ２００７／０９８６０９Ａ１は、カメラを示しており、そのハウジングに圧縮空気接続端が装備されている。その場合に、供給された空気は、冷却と清掃に用いられる。カメラのレンズをきれいに保つために、圧縮空気はカメラハウジング内でレンズの領域に配置された流出開口部を通して案内される。それによって、レンズから離れるように向いて、カメラの光学軸内に方向付けされた空気流が生じる。
さらに、ＵＳ２００８／０３１０１４０Ａ１は、一般的にフォト器具のフラッシュランプ用のディフューザを示している。
さらに、ＷＯ９８／２２８５０は、フレームを有するフォト器具用のフィルタ配置、フレーム内へ挿入されるフィルタおよびフレーム内にフィルタを固定する固定部を開示している。
そして、ＷＯ２００９／０１８３９１Ａ１は、一般的にビデオカメラを開示しており、それにおいてイメージセンサのイメージ平面は、カメラハウジングに対して回動させることができる。

【0007】

既知の方法における欠点は、それらが専用性であり、すなわちそれぞれの機械タイプおよびそれぞれの特殊な適用目的のために設計されていることである。さらに、これらの解決は、個数が少ないために比較的高価であって、保守がしにくい。同様に、制限された接近性、高いスペース需要および煙や飛沫のようなプロセスの増大する汚染作用に対する改良に値する保護が、欠点である。これらの理由から、保守の費用と手間も増大する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】日本国特許出願JP6304754A

【特許文献2】国際公開公報WO/1996/013354A1

【特許文献3】欧州特許出願EP1769880A1

【特許文献4】独国特許出願DE3333151A1

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

従って本発明の課題は、少なくとも１つのアークによる少なくとも１つの加工プロセス、特に実質的にバーナーを有するユニットが形成する加工プロセス、の結果を監視するための監視モジュールを提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0010】

本発明の課題は、請求項１に記載の監視モジュールによって、すなわち冒頭で上げた種類の監視モジュールによって、解決され
− ハウジングは圧縮空気接続端および空気出口またはハウジングに配置された方向変換装置を有しており、その空気出口または方向変換装置は、流出する空気ビームをカメラの光学軸に対して横方向に方向づけするために設けられており（従っていわゆるクロスジェットを発生させ）、かつ
− 圧縮空気によってもたらされる空気流が、光源および／または制御部および／または光源のためのチャージ回路の上方で案内されている。
このようにして、監視モジュールの光学的コンポーネントに、溶接プロセスのようなプロセスによってもたらされた煙、スモークおよび堆積物がつかないようにするために、（製造ホール内に初めから設けられている）圧縮空気供給を利用することができる。好ましくは、監視モジュール内の汚れを回避することができるようにするために、監視モジュールは、空気フィルタも有している。特に空気フィルタによって、カバーが圧縮空気によって汚れることにより、保護ガラスないしカバーの清掃効果が損なわれることがないようにされる。
空気の流れ推移内に電子的および／または電気的コンポーネントが配置されていることによって、圧縮空気はそれらを冷却するために使用することができ、従ってシナージー的に二重利用を満たす。特に、必要な光出力が高いことにより著しく加熱されるフラッシュランプのためのチャージ回路を冷却することができる。もちろん前記コンポーネントを冷却するために水冷却循環を設けることもできる。

【0011】

本発明によれば、アークによる進行する加工プロセスの結果を監視するための普遍的な監視モジュール、−従ってオンライン監視−が提供され、それは多くの機械タイプおよび適用目的のために使用することができる。特に、本発明によって、すでにあるバーナーに監視モジュールを後付けすることができる。さらに、カメラ、光源および制御部は選択的に、加工箇所に近い環境内の有害な環境影響および加工箇所の障害から保護され、それによって好ましいやり方で保守の手間と費用が減少される。その場合にハウジングは、たとえば金属および／またはプラスチックからなることができる。バーナーに、ないしはロボットフランジ（固定装置）の近傍に固定することによって、バーナーの移動に関係なく常に、アークによって得られる結果ないし、溶接継目−従って溶融池、硬化して形成される継目、の生成プロセスのような、工作物へのアークの作用がカメラの視野内にある。さらに、監視モジュールのための供給導線は、実質的にバーナー用のホースパケット内で案内することができるので、供給導線は移動の自由を制限しない。同様に、カメラは、ガスノズルのような、バーナーの少なくとも一部によって、アークの放射とプロセスの飛沫から保護することができる。

【0012】

光源として、たとえばキセノンフラッシュランプ、ストロボスコープまたは高出力ＬＥＤを使用することができ、それらは制御部によって適切にクロック駆動される。発光長さは、たとえば１ｍｓの領域内にあって、それにたとえば１００ｍｓの領域の発光休止が続く。フラッシュランプのために必要な高電圧（約６０ＶＤＣ）は、好ましくは外部の網部分内で発生される。この電圧によって、フラッシュランプのためのチャージ回路のコンデンサが充電される。好ましくは、いわゆるパルス固定のコンデンサを有する充電回路は、フラッシュランプのすぐ近傍に配置され、従って部分的に極めて高い電流（実質的に放電における短絡による約３０００Ａ）が、そのルート上で余りに高い電圧降下をもたらすことはなく、ないしは太い供給導線を短く抑えることができる。さらにそれによって、監視モジュールの領域内の他の電気線の障害が回避され、すなわち監視モジュールの周囲のＥＭＶ負荷を小さく抑えることができる。好ましくは、フラッシュランプの光を任意の箇所へ案内するために、導波管を利用することもできる。

【0013】

カメラとして、たとえば、好ましくはデジタル仕様のＣＭＯＳカメラまたはＣＣＤカメラを使用することができる。さらに、本発明のために、移動するイメージ用および／または静止したイメージ用のカメラが考えられる。カメラないし監視モジュールが、ＵＳＢインターフェイスのようなデータバスを有し、それに伴ってイメージデータがシリアル伝送を介して任意の箇所へ伝送できると、特に効果的である。もちろんデータは、他のプロトコルを介して伝達することも可能であり、特にデータはグラスファイバーケーブルを介して転送することもできる。

【0014】

好ましい変形例において、カメラの前段に（光学的）フィルタが接続されており、そのフィルタがアークのノイズ波長の光を除去し、あるいは少なくとも弱める。このフィルタは特に、光源としてＬＥＤが利用される場合に、考慮される。その場合に好ましくは、ＬＥＤとアークの波長に調整された、バンドパスフィルタが使用される。これは、実質的に６００ｎｍから６５０ｎｍの領域内にある。

【0015】

カメラによって、溶接継目、溶接間隙、溶融池などの先行する観察、追従する観察および側方の観察が可能である。溶接プロセスを隙間無く監視するために、２つ以上のカメラないし監視モジュールを同時に使用することもできる。

【0016】

変形例において、溶接プロセスのようなアークによるプロセスから記録されたイメージが、評価ユニットを備えたコントロールセンターへ伝達される。デジタルのイメージ伝送によって、オペレータは、自動化された溶接セル内で遂行される溶接プロセスを、そこに踏み込む必要なしに、光学的および音響的に追うことができる。それによって、溶接プロセスは、荒涼とした溶接環境においても、あるいは溶接場所の接近性が制限されていても、実質的にライブで観察することができる。数学的アルゴリズムを介して、溶接プロセスのイメージ情報が分析されて評価され、それによって溶接の品質についての説明を行なうことができる。リアルタイム監視によって、偏差と不具合を溶接プロセスの間にすでに認識することができ、従って溶接継目が形成された後に追加工を、あるいは追加工できない部分においては、以降の製造プロセスからの分離を、行なうことができる、という利点も生じる。

【0017】

本発明の変形例において、個別記録からまとめられた、プロセスの結果、たとえば溶接継目のイメージ全体内で、様々な値（たとえば継目幅、電流、電圧など）が所定の位置で表示され、その場合に値は個別記録に従って格納され、かつ／または求められている。認識した不具合を、記入することもできる。他の変形例においては、継目サーチシステムないし継目追従システムが実現される。その場合に実際の溶接位置が、イメージ情報を介して定められ、電圧−電流−信号から高さ情報（組立て部分に対する溶接バーナーの間隔）が求められる。それによって、たとえば組立て部品誤差あるいは組立て部品の不正確な固定による、溶接プロセスにおける偏差を補償することができる。

【0018】

監視モジュールが、たとえば溶接電流源のような、アークのための電流源と組み合わされた場合に、イメージデータの他に、溶接電流、溶接電圧、ワイヤ送りなどのような、付加的な情報を溶接品質の判定に取り入れることができる。溶接の判定は、一方では、記憶されている、良好と定められた基準と比較することによって、他方では目標値からの偏差ないし調節可能なしきい値の超過によって、行なわれる。従って、認識された変化に対処することができるようにするために、溶接の間にリアルタイムで可能なプロセス監視と溶接パラメータへの直接介入が可能になる。

【0019】

他の好ましい変形例において、電流源ないし電流源のバーナーがロボットに取り付けられている限りにおいて、監視モジュールは、ロボット制御とも結合される。このようにして、溶接プロセスのようなプロセスにさらに大きい影響を与えることができる。

【0020】

カメラと光源が、アークの方向に方向付けされていると効果的であって、その場合にその方向付けは、カメラの光学軸と光源の光学軸が互いに対して角度をもって配置されている限りにおいて、アークとハウジングの間の間隔に適合されている。このようにして、加工箇所の直接の周囲を観察することができる。その場合に、−カメラと光源の光学軸が平行でないと仮定して−光源とカメラが、前記軸の交点が加工箇所の領域内に来るように方向付けされていると、特に効果的である。このようにして、光源のために使用されるエネルギを、特に良好に利用することができる。

【0021】

ハウジングが、バーナーに固定するように形成されていると、効果的である。このようにして、特にコンパクトなユニットができる。

【0024】

圧縮空気が少なくとも冷却通路と清掃通路内で案内されていると、効果的であって、その場合に清掃通路の少なくとも１つの端部が、空気出口として形成されている。このようにして、圧縮空気を冷却すべきエレメントに所望に案内し、次に清掃通路を介して外部へ案内することができる。このようにして、圧縮空気を目的に合わせて使用することができる。たとえば光源のベースを通して空気通路を案内することができる。

【0025】

圧縮空気接続端が冷却通路と接続されており、かつ冷却通路が、清掃通路と少なくとも制御部の回りの領域に供給するように形成されていても、効果的である。このようにして、冷却通路が清掃通路と、そしてまた制御部の回りの領域に空気を供給する。このようにして、圧縮空気の２つの使用目的、すなわち冷却と清掃を、互いにより良く適合させることができる。

【0026】

ハウジングが、カメラとフラッシュランプのための透明なカバーを有していると、効果的である。このようにして、上述したコンポーネントを溶接箇所の近傍の有害な環境影響から保護することができ、その場合にイメージ検出の品質はそのまま維持される。

【0027】

ハウジングが、カメラと光源のための取外し可能なカバーを有しており、そのカバーが少なくとも部分的に透明であって、かつ空気出口として形成されていると、効果的である。このようにして、カバーは二重利用を満たし、すなわちカメラと光源を保護し、同時に清掃をもたらす。カバーは、取外し可能に形成されていることによって、容易に交換することができる。

【0028】

その場合に、透明なカバーがプラスチックからなると、効果的である。このようにして、カバーは、安価に形成することができ、従って消耗部品または摩耗部品としても特に適している。従って、透明なカバーを交換することによって、カメラと光源のために常に最適な状況を提供することができる。交換は、簡単なやり方で外から行なわれるので、ハウジングを開放する必要はない。

【0029】

その場合に、透明なカバー内に光源のためのディフューザが内蔵されていると、特に効果的である。ディフューザは、フラッシュランプを使用する場合には他の措置が無いともたらされる、ハードな影の形成を防止し、あるいは少なくとも減少させることができる。特に、透明なカバーが射出成形部品として形成される場合に、このディフューザは容易に形成される。

【0030】

監視モジュール内ないしハウジング内に付加的にマイクロフォンが配置されていると、効果的である。マイクロフォンを用いて、溶接プロセスのような加工プロセスを、音響的に監視することができる。溶接箇所から放出される騒音内に異常が認識された場合に、たとえばアラームを作動させ、あるいは溶接プロセスのパラメータを適合させることができる。

【0031】

その場合に、マイクロフォンが実質的に−カメラのように−アークの方向に方向付けされていると、効果的である。このようにして、周囲ノイズが溶接騒音の評価に大きな影響を持たないことを、保証することができる。特に、この目的のために指向性マイクロフォンを使用することもできる。

【0032】

制御部が、アーク用の電流源からの信号のための入力を有しており、その信号によってイメージ検出プロセスが制御可能であると、効果的である。このようにして、電流源の情報またはアーク用の電流から得ることができる情報が、イメージ検出プロセスに利用可能となる。従ってイメージ検出プロセスは、加工プロセスと共に特に良好に調整することができる。

【0033】

その場合に、制御部は、前記電流源が中断または加工プロセスの終了を知らせた場合に、イメージ検出プロセスを停止させるために設けられていると、効果的である。このようにして、イメージメモリが存在している限りにおいて、それが利用されないデータで満たされることが、防止される。そうでないと、例えば機械が故障した場合に、長時間の間変化しない溶接箇所が記録されることになる。

【0034】

制御部が、アーク用の電流源からの信号のための入力を有し、光源の出力がその信号によって調整可能であると、効果的である。このようにして、電流源の情報または、アーク用の電流から得ることができる情報が、光源の調整のために利用可能となる。従って光源の出力は、加工プロセスと特に良好に調整することができる。

【0035】

その場合に、制御部は、前記電流源が加工箇所における短絡または加工電流の著しい低下を知らせた場合に、光源の出力を減少させるために設けられていると、特に効果的である。短絡の場合には、イメージをブルーミングするアークは存在せず、あるいは溶接電流が低下した場合には、それからはわずかな影響しかもたらされないので、イメージはフラッシュランプの減少された光出力で記録することができる。その場合に必要な光出力は、実質的に周囲光の強さないし灼熱する溶融池の光および所望のシャッター時間または露光時間に合わせられる。

【0036】

好ましくは、監視モジュールが：
−感光性のセンサを有し、そのセンサが、実質的にアークに対して方向づけさており、かつ
−制御部が、感光性のセンサの信号のための入力を有するので、光源の出力が、感光性のセンサの信号に従って制御可能である。

【0037】

溶接電流源からの入力の代りに、あるいはそれに加えて、同じ目的のために、感光性のセンサを設けることができ、そのセンサが制御部と接続される。電流源からの、あるいはアーク用の電流からの情報を取り入れる代りに、光源を調整するために、アークから放出される光が測定される。従って光源の出力は、同様に加工プロセスと良好に合わせられる。

【0038】

その場合に、感光性のセンサが弱い周囲光を記録した場合に、制御部が光源の出力を減少させるように設けられていると、効果的である。感光性のセンサが弱い周囲光を記録した場合には、制御部は、フラッシュライトの出力も減少させる。すなわち、たとえば特にアークが短絡により、あるいは溶接プロセスの終了によって消滅した場合、あるいは溶接電流の低下により燃焼が弱くなった場合に、光源はより少ない明るさで発光する。

【0039】

さらに、制御部が、アーク用の電流源からの信号のための入力を有し、イメージ検出プロセスの開始がその信号によって調整可能であると、効果的である。このようにして、電流源の情報または、アーク用の電流から得ることのできる情報が、イメージ検出プロセスの開始のために利用可能とされる。従ってイメージ検出プロセスも、加工プロセスと特に良好に調整することができる。

【0040】

たとえば溶接電流源が、溶接箇所における短絡または溶接電流の著しい低下を知らせ、あるいは感光性のセンサが弱い周囲光を記録した場合にのみ、イメージ検出プロセスが実施される場合も、効果的である。たとえばパルス溶接の場合のように、アークが常に同一の強度で燃焼しない溶接方法があって、溶接電流はベース値（約３０Ａ）とピーク値（約４００Ａ）の間で切り替えられ、あるいは特に周期的に崩壊する。本発明のこの変形例において、イメージ検出プロセスは、アークが燃焼しないか、弱く燃焼するだけの場合に、作動される。このようにして、フラッシュランプの必要な光出力は、著しく減少させることができる。溶接電流源用の入力の代りに、あるいはそれに加えて、同じ目的のために感光性のセンサを設けることもできる。これは同様に、アークが弱く燃焼するか、燃焼しない場合に記録し、それを制御部へ知らせることができ、その後制御部がイメージ検出プロセスをアーク休止と適切に同期させる。

【0041】

本発明に係る監視モジュールが、アークによるプロセスを実施するためのバーナーに取り付けられていると（その場合にアークは、特にガスノズルからの保護ガスによって保護されている）、効果的である。本発明に係る監視モジュールの利点は、特にここで生じる。というのは、アークは極めて明るく燃焼し、フラッシュランプなしのイメージ記録は、アークの一番近くの周囲のみを示すことになるからである。それでもなお、本発明に係る装置は、たとえば溶接、半田付け、切断、清掃、レーザー溶接、レーザーハイブリッド溶接、プラズマプロセスなどのための、アークによる他の加工方法にも適している。すなわち、監視モジュールは多様に使用することができる。というのは、そのイメージ検出が、実質的に周囲光に関係ないからである。好ましくは、監視モジュールは、ガスノズルに対して固定の点に取り付けられており、それによってイメージ内でガスノズルが固定の参照点を表す。他の利点は、すでに説明したものから読み取ることができる。

【0042】

バーナーがガスノズルを有し、監視モジュールがバーナーに次のように、すなわちイメージ検出の際にアークがカメラの光学軸の方向に見て少なくとも部分的にガスノズルによって覆われるように、取り付けられている場合も、効果的である。このようにして、イメージ品質を乱すアークの影響を−すべてではないが−少なくとも部分的に除去することができる。

【0043】

好ましくは監視モジュールは、アークないしワイヤ端部から約２０−３０ｃｍの距離で溶接バーナーに取り付けられる。比較的大きい距離によって、バーナーのパイプベンドは、自由に接近できるように保持することができ、それが、ガスノズルと接触パイプのような摩耗部品の交換を損なわない。それによってそれぞれの適用のために良好な接近性が維持される。さらにそれによって、飛沫よけも放射保護も与えられている。放射保護に基づいて、場合によっては光源の出力も減少させることができる。

【0044】

本発明によれば、好ましくは監視モジュールの少なくとも１つの開口部のためのカバーも設けられており、その場合にカバーは同心の円筒状の固定面を備えた円形のフロントディスクからなり、その場合に円筒状の固定面はフロントディスクよりも小さい直径を有し、かつその場合にフロントディスク内に空気出口あるいは少なくとも１つの方向変換装置が統合されており、その空気出口または方向変化装置は、流出する空気ビームを監視モジュールのカメラの光学軸に対して横方向に方向付けするために設けられている。カバーのこの形式は、容易に形成され、かつ容易に取り付けられる。空気出口を統合することによって、カバーはさらに、二重利用を満たす。

【0045】

その場合に、その少なくとも１つの方向変換装置がフロントディスクの円環の外側に配置されていると、効果的である。このようにして、流出する空気流をカメラおよび／または光源の光学軸に対して横方向に、ないしはカバーの外側面に対して実質的に平行に方向付けすることができる。このようにして、カバーの外側面を汚れから最適に保護することができる。

【0046】

そして、円筒状の固定面の少なくとも外表面に、少なくとも１つの固定装置が配置されていると、効果的である。このようにして、カバーをハウジングに固定することができるので、カバーが意図せずに抜け落ちることがない。

【0047】

本発明の上述した形態および展開は、任意のやり方で組み合わせることができる。

【0048】

本発明をさらに良く理解するために、以下の図を用いて本発明を詳細に説明する。

【0049】

図は、それぞれ著しく簡略化された、図式的な表示である。

【図面の簡単な説明】

【0050】

【図1】第１の監視モジュールの図式的な表示である。

【図2】具体的に形成された監視モジュールを、ハウジングを開放して示す斜視図である。

【図3】具体的に形成された監視モジュールを示す断面図である。

【図4】他の具体的に形成された監視モジュールを示す断面図である。

【図5】本発明に係る監視モジュールの、溶接バーナーにおける配置を示す斜視図である。

【図6】本発明に係る監視モジュールの、工業用ロボットにおける配置を示す斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0051】

始めに確認しておくが、異なるように記載された実施形態において、同一の部分には、同一の参照符号ないし同一の部品名称が設けられており、その場合に説明全体に含まれる開示は、意味に従って同一の参照符号ないし同一の部品名称を有する同一の部分へ移し替えることができる。説明において選択された、たとえば上、下、側方などのような位置記載も、直接記載され、かつ図示されている図に関するものであって、これらの位置記載は、位置が変化した場合には意味に従って新しい位置へ移し替えられる。さらに、図示され、かつ説明される異なる実施例に基づく個別特徴または複数特徴組合せも、それ自体独立して進歩的または発明に基づく解決を表すことができる。

【0052】

実施例は、本発明に基づく監視モジュールの可能な実施変形例を示しており、その場合にここで注意すべきことであるが、本発明は、具体的に示されたその実施変形例に限定されるものではなく、むしろ個々の実施変形例を互いに様々に組み合わせることが可能であって、この変形可能性は、具体的発明による技術的取扱いのための教示に基づいて、この分野に従事する当業者の裁量の範囲内にある。従って図示され、かつ説明された実施変形例の個々の詳細を組み合わせることによって可能な、すべての考えられる実施変形例も、保護範囲に一緒に含まれる。

【0053】

以下の図１から６の説明は、総括して読むべきである。

【0054】

図１は、カメラ２、光源３および、カメラ２によってイメージを撮影する時に光源３を発光するように駆動する、制御部４を有する、バーナー内で発生される少なくとも１つのアークによる加工プロセスを監視するための監視モジュール１を図式的に示している。本発明によれば、上述したコンポーネント２、３、４は、共通のハウジング５内に配置されている。ハウジング５は、圧縮空気接続端６と少なくとも１つの空気出口７を有し、その空気出口は特に、カメラ２の光学軸Ａに対して横方向に方向付けされている。

【0055】

圧縮空気接続端６と少なくとも１つの空気出口７の間において、流れ推移Ｂにおける空気の流れによって、ハウジング５内で冷却が行なわれる。特に、光源３と、光源３（たとえばフラッシュランプ）のためのチャージ回路８のような、電子的および／または電気的コンポーネントが、冷却される。もちろん、流れ推移Ｂが然るべき通路を設けることによって直接上述したコンポーネントを介して案内される場合に、制御部４と光源３のより良好な冷却を行なうこともできる。さらに、ハウジング５は、カメラ２と光源３のための、（ここではプラスチックからなる）透明なカバー９を有している。カバー９は、好ましくはプラスチックから形成されており、その場合にカバー９内に、付加的に、光源３のためのディフューザ１０を統合することができる。その場合に、ディフューザ１０の使用は、光源３の種類に依存する。すなわち、光源３として、たとえばフラッシュランプが設けられている場合には、通常、ディフューザ１０は必要であるが、それに対して光源３としてＬＥＤによって形成された面放射器が設けられている場合には、通常、ディフューザ１０は必要とされない。ディフューザ１０を使用する場合に、ディフューザは、図示のように好ましくはカバー９の内側に配置されている。ハウジング５内に、光源３の光を束ねるためのレンズ１１を組み込むこともできる。さらにハウジング５内に、付加的に、マイクロフォン１２を配置することができ、そのマイクロフォンは、実質的にカメラ２のように、アークないし加工箇所の方向に方向付けされている。ハウジング５内に、さらに、音入射開口部を設けることができる。付加的に、制御部４は、アークを発生させるために設けられている電流源からの信号のための入力１３と感光性のセンサ１４を有しており、そのセンサは、実質的にカメラ２のように、アークまたは加工箇所の方向に方向付けされている。

【0056】

図１に示す配置の機能は、以下の通りである。

【0057】

透明なカバー９を通して覗くカメラ２を用いて、たとえば（ここには図示されない）溶接箇所を観察することができる。知られているように、溶接の際に使用されるアークとその直接の周囲は、極めて明るい。それに対して遠く離れた区域は、比較的暗い。この高いコントラストは、標準カメラに遙かに高い課題な要求をする。というのは、そのダイナミックレンジが、溶接の際に存在するコントラストのために必要とされるものより、数絞り段階だけ小さいからである。この理由から、溶接箇所は付加的に光源３によって照明され、その光源の光がレンズ１１（または複雑な光学系）によって溶接箇所ないしアークを中心とする領域へ集中される。フラッシュランプによってもたらされるハードな影を回避するために、特に光源３としてフラッシュランプが設けられている場合に、透明なカバー９内に付加的に、放出された光を拡散させるディフューザ１０が組み込まれている。

【0058】

光源３を用いて溶接箇所の周囲を、カメラ２が溶接箇所の観察のために重要なすべてのデータを検出することができるように、照明することができる。その場合に光源３は、制御部４によって、カメラ２によるイメージ検出の際に発光するように、駆動される。そのためにカメラ２は、制御部４と適切に接続されている。その場合に光源３は、カメラ２の全露光時間の間、あるいはより少ない期間の間だけ、特に露光時間の開始時（「第１のシャッターカーテン」）あるいは最後（「第２のシャッターカーテン」）の間だけ、照明することができる。この例においては、光源３がフラッシュランプであると、仮定する。この例において、制御部４は、フラッシュランプ３を直接でなく、チャージ回路８を介して制御し、そのチャージ回路はパワーエレクトロニクスのコンポーネントからなり、発光休止内でそれ自体知られたように１つまたは複数のコンデンサを充電し、そのコンデンサが、光源３として設けられているフラッシュランプ３の点火の際に放電する。制御部４とチャージ回路８の配置は、単なる例と見るべきである。もちろん、制御部４とチャージ回路８を、カメラ２の部分とすることができる。従って原則的に、光源３の駆動は、カメラ２によるイメージ検出の時点に従って行なわれる。

【0059】

溶接箇所の照明に必要な光出力が高いことに基づいて、チャージ回路８はかなり温まる。この理由から、監視モジュール１は圧縮空気接続端６を有しており、それを介してチャージ回路８の上方に（かつ好ましくは制御部４の上方にも）冷却するための圧縮空気が案内される。この圧縮空気は、製造領域内には通常始めから提供されている。排気は、空気出口７となる開口部を介して、再び外部へ案内される。その場合に空気出口７は、流出する空気がカメラ２の光学軸Ａと交差し、それによって光学的コンポーネント、図示の例においては具体的に透明なカバー９を、煙と堆積から解放する。その場合に好ましくは、空気出口７は、カメラ２の光学軸Ａに対して実質的に直角に、ないしは透明なカバー９と実質的に平行に、方向付けされている。

【0060】

図示の例において、監視モジュール１、すなわち具体的に制御部４は、（溶接）電流源および／またはロボット制御部からの信号のための入力１３を有している。制御部４は、電流源および／またはロボット制御部が加工プロセスの中断または終了を知らせた場合に、イメージ検出プロセスを停止させる。従って制御部４は、イメージ検出プロセスを閉ループ制御する。

【0061】

その代りに、あるいはそれに加えて、アーク電流源が加工箇所における短絡または溶接電流の著しい低下を知らせた場合に、光源３の出力が減少される。短絡の場合には、イメージをブルーミングするアークは存在しないので、イメージは、減少された光出力で記録することができる。その場合に、必要な光出力は、実質的に周囲光の強さと灼熱する金属の光および所望のシャッター時間または露光時間に合わせられる。従って制御部４が光源３の出力を調整する。従って制御部４によって光源３ないしイメージ検出の駆動が、溶接プロセスに従って行なわれるので、光源３ないしイメージ検出の条件が溶接プロセス状態に適合される、と言うことができる。また、溶接器具ないし電流源が、監視モジュール１内で光源３のイメージ検出と制御のために評価される溶接パラメータの伝達によって、光源３ないしイメージ検出の調節ないし制御を行なうことができることも、可能である。

【0062】

入力１３の代りに、あるいはそれに加えて、同じ目的のために感光性のセンサ１４を設けることができ、そのセンサは、カメラ２と実質的に等しく方向づけされ、かつ制御部４と接続されている。制御部４は、ここでも、感光性のセンサ１４が弱い周囲光を記録した場合に、すなわち特にアークが短絡により、あるいは溶接プロセスの終了によって消滅した場合に、フラッシュランプの光出力を減少させる。従ってここでも、制御部４が光源３の出力を閉ループ制御する。

【0063】

そして、制御部４は、（溶接）電流源が加工箇所における短絡あるいは電流の著しい低下を知らせ、かつ／または感光性のセンサ１４が弱い周囲光を記録した場合にのみ、イメージ検出プロセスが実施されるように、設計することができる。従って制御部４は、信号によってイメージ検出プロセスの始動を調整する。たとえば、アークが常に同一の強度で燃焼しない溶接方法があり、たとえばパルス溶接の場合には、溶接電流は基本値（約３０Ａ）とピーク値（約４００Ａ）の間で切り替えられ、あるいは特に周期的に崩壊する。他の例は、ＣＭＴ溶接（Cold Metal Transfer）である。本発明のこの変形例において、イメージ検出プロセスは、アークが燃焼せず、あるいは弱く燃焼するだけの場合に、作動される。このようにして、必要な光源３の光出力を著しく減少させることができる。入力１３の代りに、あるいはそれに加えて、ここでも感光性のセンサ１４を同一の目的のために設けることができる。センサは、同様に、アークが弱くあるいは燃焼しない場合に記録し、それを制御部へ知らせ、その制御部がその後イメージ検出プロセスをアーク休止と適切に同期させる。

【0064】

そして、制御部４は、マイクロフォン１２の信号を検出し、それによってそこから溶接プロセスの品質を推定することができ、場合によっては溶接プロセスにおけるエラーを報告し、あるいはそれを調節する。そして、たとえばマイクロフォン１２も−感光性のセンサ１４と同様に−イメージ検出プロセスを制御するために、使用することができる。たとえば、溶接ノイズがもはや記録されない場合に、イメージ検出プロセスを停止し、あるいはこの種のノイズが検出された場合に始動させることができる。

【0065】

従って監視モジュールによって、説明した溶接プロセスのような、アークによるプロセスのオンライン監視を実施することができる。すなわち、イメージ検出の規則的なイメージを、データバスを介して評価ユニットへ伝達することができ、その評価ユニットが、実質的に供給されたイメージからフィルムを供給する。質的に高価値のイメージによって、溶接プロセスを遠方から極めて現実的にライブで観察ないし監視することができる。

【0066】

図１は、比較的多くの進歩的特徴をその中に一体化した、監視モジュール１を示している。しかし、監視モジュール１の簡略化した変形例を使用できることは、もちろんである。たとえばマイクロフィン１２および／または感光性のセンサ１４は、省くことができる。同様に、ハウジング５を通る圧縮空気ビームのガイドも、強制ではない。空気ビームは、効果的ではあるが省くことができ、あるいは、たとえばハウジング５内に配置された送風機（図示せず）によって構築することもできる。ここで当業者は、彼にとって必要なコンポーネントを造作なく選択することができ、かつ本発明をその要請に適合させることができ、そのために進歩的に活動する必要はない。

【0067】

図２と３は、具体的に形成された監視モジュール１’を、開放されたハウジング５を有する斜視図で、ないしは共通のハウジング５内にカメラ２と光源３としてのフラッシュランプを有する断面で、示している。従ってカメラ２とフラッシュランプ３のために、好ましくはハウジング５の前側にそれぞれ開口部が統合されているので、アークの方向に覗くことが可能である。同様に、カメラ２の制御部４も、この例においてはチャージ回路８と組み合わされており、ハウジング５内に統合されている。見るとよく分かるように、カメラ２の光学軸Ａとフラッシュランプ３の光学軸は、この変形例においては平行ではなく、互いに角度をもって方向付けされている。例として観察すべき溶接箇所は、理想的には、２本の軸の交点、あるいは少なくともその近傍に位置している。同様に、軸の互いに対する角度は、溶接箇所と監視モジュール１’の間の距離に従って選択される。その場合に主として、間隔は、適用に必要なバーナー２６によって定められる。これは、監視モジュール１’が好ましくはバーナーヘッドに固定されているので、バーナー２６のパイプベンド２７のための接近性が維持されるためである（これについては図５と６を参照）。同様に、これは、簡単に、場合によっては自動的に、交換することができる。さらに、アークに対する距離によって、溶接プロセスの際のいわゆる溶接飛沫に対する保護も、自動的に生じる。

【0068】

圧縮空気のガイドは、好ましくは、排気がハウジング５から流出する前に旋回するように、方向付けされている。同様に、チャージ回路８と制御部４の冷却のために、空気の高い圧力ないし流量は必要ないので、冷却接続１７に基づく分岐で十分である。それに対してカバー９の清掃のためには、空気のより高い圧力ないし流量が必要である。従って冷却通路１５の推移内に清掃通路１６が配置されているので、流出する空気ビームが実質的に圧力損失ないし流量損失なしでカメラ２の光学軸Ａと交差し、それによって光学コンポーネント、図示の例においては具体的に透明なカバー９を煙や堆積のないように維持する。その場合に好ましくは、空気出口７は、カメラ２の光学軸Ａに対して実質的に直角に、ないしは透明なカバー９に対して実質的に平行に、方向付けされている。

【0069】

光源３としてフラッシュランプを使用する場合に、それのために、通常冷却が必要である。そのために、圧縮空気接続端６を介して導入された圧縮空気が、少なくとも１つの冷却通路１５内と少なくとも１つの清掃通路１６内へ案内される。好ましくは圧縮空気接続端６は、冷却通路１５と接続されており、その冷却通路は、まず螺旋形状にフラッシュランプ３の回りを案内されている。螺旋形状の冷却通路１５の最後において、この冷却通路は、チャージ回路８と制御部４のための少なくとも１つの冷却接続１７と清掃通路１６に分割される。清掃通路１６は、圧縮空気を適切にカバー９へ案内し、そのカバー内に空気出口７が統合されている。従ってこの実施例においては、空気出口７は、カメラ２と光源３のために分離されており、その場合に好ましくは流出方向も逆にされている。その場合にそれぞれの空気出口７は、圧縮空気がカメラ２ないし光源３の軸に対して実質的に横方向に流出するように、配置されている。付加的に、空気出口７は、カバー９を外側から、従ってハウジング５を開放することなしに、好ましくは工具を用いて交換することができるようにも形成されている（たとえば隆起して）。

【0070】

従って冷却接続１７を通して圧縮空気がチャージ回路８ないし制御部４のための閉鎖された空間内へ実質的に案内され、その場合に圧縮空気は、光源３とチャージ回路８の間の接続ケーブルの領域内で、再びカメラ２と光源３のための空間内へ流入する。さらに、ハウジング５内のカメラ２の領域に、開口部が設けられており、その開口部は同様に空気出口７となる。従ってハウジング５内で圧縮空気が循環することが保証され、それによって効率的な冷却が達成される。

【0071】

螺旋形状の冷却通路１５は、たとえばボディ１８内に統合されており、そのボディは同時に、フラッシュランプ３とカメラ２を収容して固定するためにも形成されている。同様に、このボディ１８内に清掃通路１６と冷却接続１７も統合されている。付加的に、フラッシュランプ３のランプベース１９を冷却することもできる。たとえばこれは、フラッシュランプ３とランプベース１９の間の接触を介して行なわれる。そのために圧縮空気は、ボディ１８内に統合された冷却接続１７から分岐される。原則的に、冷却のためには、監視モジュールおよび／またはフラッシュランプ３当たり２５ｌ／minからの領域の圧縮空気の流量が必要である。

【0072】

カバー９は、好ましくは異なるように形成されているので、ディフューザ１０を有するカバー９は常にフラッシュランプ３において位置決めされなければならない。同様に捻れ防止も統合されているので、正しい出口方向が調節されている。従って２つの空気出口７は、相互に調節されない。さらに、流出する空気が、場合によってはマイクロフォン１２を介して流れることが、防止される。カバー９は、さらに、円いフロントディスクと固定円筒から形成されており、それらの中心点は同一である。その場合に固定円筒は、フロントディスクよりも小さい直径を有しているので、固定円筒の回りに円環が生じる。同様に、フロントディスク内に空気出口７が統合されている。具体的には、空気出口７は円環の領域内に配置されているので、空気出口７は、固定円筒の内部からフロントディスクを通して行なわれる、カメラ２ないしフラッシュランプ３の展望を損なわない。その場合に空気出口７は、方向変換装置として形成されているので、圧縮空気はフロントディスクを介して流れて、それを清掃する。さらに、固定円筒の少なくとも外表面に少なくとも１つの固定装置が配置されていることによって、カバー９は固定円筒を介してハウジング５の前側の開口部内に適切に固定される。この固定装置は、たとえばバヨネットとして形成されている。

【0073】

圧縮空気は、もちろんバーナーのための供給導管から分岐させることもでき、それによってホースパケット内の導管がそれに応じて節約される。その場合に圧縮空気の流れ方向と流量は、弁を介して制御部４および／または電流源によって調整することができる。

【0074】

ハウジング５は、付加的に電流供給ケーブル用の開口部２０、ビデオケーブル用の開口部２１およびオーティオケーブル用の開口部２２を有している。

【0075】

図４は、本発明に係る監視装置１”の他の変形例を示しており、光源３としてＬＥＤが設けられている。光源３として少なくとも１つのＬＥＤを使用する場合に、冷却は、実質的に省くことができる。同様に、ディフューザ１０も不要である。というのは、たとえばいわゆるＬＥＤアレイ２４の形式の複数のＬＥＤ、従って面放射器を使用する場合に、拡散する光源３が、自動的に大きくなるからである。その場合に図４に示す監視モジュール１”によるイメージ検出は、個々のＬＥＤないし複数のＬＥＤが一緒に異なるように駆動されるように、最適化することができる。従って、実質的にシャドウ効果を調節することができる。一般に、ＬＥＤの合焦はカメラ焦点とアークに対するカメラ２の距離に合わせられている。ＬＥＤの光を束ねるために、リフレクタ２５を使用することもできるので、光が加工箇所へ束ねられる。ＬＥＤは、さらに、実質的にチャージ回路を必要としないので、ハウジング５のスペース需要を著しく減少させることができる。たとえば、ＬＥＤは、カメラ２の回りに配置することもできる。同様に、リフレクタ２５とＬＥＤがカバー９（たとえばガラスからなる）によって保護され、そのカバーも同様に清掃通路１６ないし空気出口７を有することができる。

【0076】

しかし、イメージ検出は、アークの煩わしい影響を減少させるフィルタ２３の使用によって改良することができる。フィルタ２３は、カメラ２の前に配置されており、その場合に、たとえば６００ｎｍから７００ｎｍの領域内の、所定の波長を有する光のみを通過させることができる。従って光源３は、フィルタ２３と調整される。それによって、過露光が行なわれることなしに、カメラ２の露光時間の延長が得られる。

【0077】

図５は、どのように監視モジュール１’を溶接バーナー２６に配置することができるか、という例を示している。従ってこれは、切断バーナー、プラズマバーナー、清掃方法用バーナーなどへ移し替えることができる。その場合に溶接バーナー２６は、パイプベンド２７、ガスノズル２８および固定装置２９を有している。監視モジュール１’のハウジング内に、カメラ２と光源３（図示せず）のための２つの円形の開口部が、はっきりと認識される。監視モジュール１’は、この例においては溶接バーナー２６に次のように、すなわち実質的にユニットが形成されて、アークＣがカメラ２の光学軸Ａの方向に見て少なくとも部分的にガスノズル２８によって覆われるように、配置されている。このようにしてアークＣの画像品質を乱す影響を、付加的に減少させることができる。すなわちまた、データバスを介して評価ユニットへ供給されるイメージ上にも、常にガスノズル２８が見える。これは、溶接箇所の先行する監視、追従する監視および／または側方の監視の場合である。

【0078】

バーナー２６には、複数の監視モジュール１’を固定することもでき、ないしは監視モジュール１’内に複数のカメラ２を配置することができる。この理由から、監視モジュール１’内にハブを内蔵することもできるので、供給線ないしバス線の数が最小限に抑えられる。従って、溶接プロセスのこのオンライン監視（従ってアークＣがアクティブであり、ないしは燃焼している場合）に基づいて、溶接プロセスの品質を直接判定することができる。その場合に、品質は第１に溶接結果に関するので、イメージにおいてアークＣを検出することは、実質的に不要である。そのために、追従する監視においては、監視モジュール１’はバーナー２６に次のように、すなわちイメージ端縁において進行する溶接プロセスが溶融池と共に少なくとも一部見ることができ、残りのイメージにおいてはすでに実施された溶接プロセスの溶接結果として溶接ビードが見えるように、固定される。画像品質は、１ｍｓの極めて短い露光時間によっても、適切に改良される。というのは、それによって、アーク自体、外部光源による、あるいは場合によっては昼光による外乱が、影響を持たないからである。

【0079】

そして図６は、工業用ロボット３０を示しており、そのアームに固定装置２９を用いて監視モジュール１’を有する溶接バーナー２６が固定されている。もちろん、監視モジュール１’は、必ずしも溶接バーナー２６に固定する必要はなく、工業用ロボット３０に取り付けることもできる。図６には、さらにエネルギ供給部３１が示されており、それが供給ケーブル３２を介して監視モジュール１’に電気エネルギ２０（ここでは６００ＶＤＣ）を案内する。図示の例において、供給ケーブル３２内には、ビデオデータないしオーディオデータ用のデータ線ないしバス線／データバス、たとえばＵＳＢおよび／またはエサーネットデータ線が設けられている。そしてネット線３３は、電力網（たとえば２３０ＶＡＣ）への接続を形成する。図示の例において、ネット線３３内には、ビデオおよび／またはオーディオデータ用のデータ線も敷設されている。その場合に、このデータ線を用いて、データを切り離されたＰＣへ案内し、そこで表示し、ないしはさらに処理することができる。もちろん、供給ケーブル３２は、バーナー２６と電流源（図示せず）の間のホースパケット内で案内することもできる。たとえば、ホースパケットは、示唆されるように、少なくとも部分的にロボットのアーム内へ案内されている。従って、エネルギ供給３１がアーク電流源によって実施され、ないしはその中に統合されることも、考えられる。

【0080】

念のために、最後に述べておくが、監視モジュール１、１’を理解しやすくするために、同モジュールないしその構成部分は、一部縮尺通りではく、かつ／または拡大および／または縮小して示されている。

【0081】

自立した進歩的解決の基礎となる課題は、明細書から読み取ることができる。

【0082】

そして、図１から６に示す個々の形態は、自立した進歩的解決の対象を形成することができる。これに関する、本発明に係る課題と解決は、これらの図の詳細な説明から読み取ることができる。

【符号の説明】

【0083】

１、１’、１” 監視モジュール
２ カメラ
３ 光源
４ 制御部
５ ハウジング
６ 圧縮空気接続端
７ 空気出口
８ チャージ回路
９ カバー
１０ ディフューザ
１１ レンズ
１２ マイクロフォン
１３ アーク電流源のための入力
１４ 感光性センサ
１５ 冷却通路
１６ 清掃通路
１７ 冷却接続
１８ ボディ
１９ ランプベース
２０ 電流供給ケーブル用の開口部
２１ ビデオケーブル用の開口部
２２ オーディオケーブル用の開口部
２３ フィルタ
２４ ＬＥＤアレイ
２５ リフレクタ
２６ （溶接）バーナー
２７ パイプベンド
２８ ガスノズル
２９ 固定装置
３０ 工業用ロボット
３１ エネルギ供給
３２ 供給ケーブル
３３ ネット線
Ａ カメラの光学軸
Ｂ 空気の流れの推移
Ｃ アーク

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】