焊接接头的对接位置检测方法、焊接接头的对接位置检测装置和焊接接头的制造方法
【专利摘要】本发明的课题为：提供能够降低成本并且能够精度优良地检测两部件间的对接部的位置的焊接接头的对接位置检测方法、焊接接头的对接位置检测装置以及实施该对接位置检测方法的焊接接头的制造方法。此处，本发明的一方式为一种焊接接头的对接位置检测方法，在将第1部件和第2部件的排列方向设为第1方向、将与上述第1方向垂直的方向设为第2方向时，上述第1部件具备角部和倒角部，将二维移位传感器配置于在上述第1方向上比接合部靠上述第1部件侧的位置，且进行配置使得上述第2方向和上述二维移位传感器的照射光的光轴方向相交的角度θs以及上述第2方向和上述第1部件的上述倒角部的形成方向相交的角度θa满足条件式0°＜θs＜θa。
【专利说明】焊接接头的对接位置检测方法、焊接接头的对接位置检测装置和焊接接头的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及检测构成焊接接头的2个部件的对接位置的焊接接头的对接位置检测方法、焊接接头的对接位置检测装置、以及检测构成焊接接头的2个部件的对接位置且制造焊接接头的焊接接头的制造方法。
【背景技术】
[0002]关于检测构成焊接接头的2个部件的对接位置的技术，在专利文献I中公开有以下技术:具备:投光器，其对部件彼此的对接部投射可视光；拍摄装置，其对对接部进行拍摄；和对接位置装置，其将图像的暗部作为对接位置来检测，投光器在和对接线垂直的方向上从斜向对位于对接线的两侧的对接部进行照明。而且，在此专利文献I的技术中，将在切换投光器的点灯时对接部的边缘清晰度高的投光器定为用于对接部的照明。
[0003]另外，在专利文献2中公开有以下技术:通过狭缝激光振荡器朝向工件间的阶梯部斜着投射光，并用CCD线性传感器接收此反射光，以在CCD线性传感器接收到的光的光量中从高光亮变化到低光亮的位置为基础、用微型计算机计算工件间的对接位置。
[0004]另外，在专利文献3中公开有以下技术:在光切断法中，用以预定的步长(step)量在摄像光轴方向上移动的摄像部进行摄像，抑制多重反射光的影响以检测表面形状。
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1:日本特开平10-311707号公报
[0008]专利文献2:日本特开平11-156577号公报
[0009]专利文献3:日本特开2010-164377号公报
【发明内容】
[0010]发明要解决的课题
[0011]但是，在专利文献I的技术中，因为切换配置于两部件侧的投光器的点灯、按每个选择适合的光源，所以在检测工序花费很多时间从而使焊接工序所需要的时间变长，难以导入生产线上的焊接工序。另外，必须将2台投光器在垂直于焊接线的平面上左右对称(两部件侧)地设置、并将受光机在焊接线上设置，设备变得复杂。另外，因为在两部件侧需要设置投光器的空间，所以对象零件的形状和/或大小等被限制、对象零件的设计自由度变低。
[0012]另外，专利文献2的技术，因为只适用于使板厚不同的部件对接而形成有阶梯部的工件，所以成为对象的工件的形状被限定。另外，和专利文献I同样地，必须将投光器和受光机在垂直于焊接线的平面上左右对称(两部件侧)地设置，设备变得复杂。另外，因为在两部件侧需要设置的空间，所以成为对象的零件的形状和/或大小等被限制、成为对象的零件的设计自由度变低。
[0013]另外，在专利文献3中，因为需要以预定的步长量在摄像光轴方向上移动的机构，所以设备变得复杂、成本变高。
[0014]此外，在焊接接头的两部件间的对接位置存在凹部的情况下，来自投光器的入射光发生散射和/或漫反射而不能得到清晰的接合位置的形状轮廓，存在该凹部的边缘部的计测恐会变得困难。由此，不能精度优良地检测两部件间的接合位置。
[0015]因此，本发明的课题为:提供能够降低成本并且能够精度优良地检测两部件间的对接部的位置的焊接接头的对接位置检测方法、焊接接头的对接位置检测装置、以及实施该对接位置检测方法的焊接接头的制造方法。
[0016]用于解决课题的技术方案
[0017]为了解决上述课题而做成的本发明的一实施方式，一种焊接接头的对接位置检测方法，对使第I部件的接合面与第2部件的接合面对接所成的对接部照射二维移位传感器的照射光以检测所述对接部的位置，其特征在于:在将所述第I部件与所述第2部件的排列方向设为第I方向、将与所述第I方向垂直且排列所述二维移位传感器和所述第I部件的方向设为第2方向时，所述第I部件具备:角部，其形成于所述接合面的所述第2方向的端部；和倒角部，在其与所述接合面的边界部分形成所述角部，将所述二维移位传感器配置于在所述第I方向上比所述对接部靠近所述第I部件侧的位置，且进行配置使得所述第2方向与所述照射光的光轴方向相交的角度Θ s以及所述第2方向与所述第I部件的所述倒角部的形成方向相交的角度Qa满足条件式0° < Θ s < 0a。
[0018]根据这种实施方式，将二维移位传感器配置于在第I方向上比对接部靠第I部件侧的位置，且配置为相对于第2方向以角度0S倾斜。而且，将此角度Θ s设为小于第I部件的倒角部的形成方向相对于第2方向所成的角度Ga。由此，在第I部件的倒角部产生的散射光和/或漫反射光反射到第2部件侧而难以被二维移位传感器受光。这样，能够用简单的机构排除第I部件的倒角部处的散射光和/或漫反射光对二维移位传感器的影响、通过二维移位传感器计测清晰的二维截面轮廓。因此，能够降低成本，并且能够以此二维截面轮廓为基础精度优良地检测使第I部件的接合面和第2部件的接合面对接所成的对接部的位置。
[0019]在上述实施方式中，优选，所述第2部件具备:角部，其形成于所述接合面的所述第2方向的端部；和倒角部，在其与所述接合面的边界部分形成所述角部，使所述第2部件的所述角部配置于在所述第2方向上比所述第I部件的所述角部靠外侧的位置或与所述第I部件的所述角部相同的位置，通过在由所述二维移位传感器计测出的二维截面曲线上确定所述第2部件的所述角部的位置，来检测所述对接部的位置。
[0020]根据这种实施方式，从配置二维移位传感器的位置来看，第2部件的角部总是露出的。因此，在由二维移位传感器计测出的二维截面曲线上，第2部件的角部总是清晰地显现出来。因此，能够在该二维截面曲线上容易地确定第2部件的角部的位置，能够更加可靠地、精度优良地检测使第I部件的接合面和第2部件的接合面对接所成的对接部的位置。
[0021]在上述实施方式中，优选，将指示所述第2部件的所述角部的位置的所述第2方向的尺寸的下限值设为在指示所述第I部件的所述角部的位置的所述第2方向的尺寸的上限值以上。
[0022]根据这种实施方式，能够从第I部件和第2部件的设计时开始管理第I部件的角部和第2部件的角部的位置关系。由此，能够设定为从配置有二维移位传感器的位置观察、第2部件的角部可靠地露出。因此，能够进一步可靠地、精度优良地检测使第I部件的接合面和第2部件的接合面对接所成的对接部的位置。
[0023]在上述实施方式中，优选，所述第I部件是差速器壳体，所述第2部件是齿圈。
[0024]根据这种实施方式，能够精度优良地检测差速器壳体和齿圈的对接部的位置。而且，通过以此检测结果为基础调整差速器壳体和齿圈的对接部的位置和焊接装置的位置并且对差速器壳体和齿圈的对接部进行焊接，能够制造由差速器壳体和齿圈构成的焊接品质优异的焊接接头。
[0025]为了解决上述课题而做成的本发明的其他的实施方式，一种焊接接头的对接位置检测装置，对使第I部件的接合面与第2部件的接合面对接所成的对接部照射二维移位传感器的照射光以检测所述对接部的位置，其特征在于:在将所述第I部件与所述第2部件的排列方向设为第I方向、将与所述第I方向垂直且排列所述二维移位传感器和所述第I部件的方向设为第2方向时，所述第I部件具备:角部，其形成于所述接合面的所述第2方向的端部；和倒角部，在其与所述接合面的边界部分形成所述角部，将所述二维移位传感器配置于在所述第I方向上比所述对接部靠近所述第I部件侧的位置，且进行配置使得所述第2方向与所述照射光的光轴方向相交的角度Θ s以及所述第2方向与所述第I部件的所述倒角部的形成方向相交的角度Qa满足条件式0° < Θ s < 0a。
[0026]根据这种实施方式，将二维移位传感器配置于在第I方向上比对接部靠第I部件侧的位置，且配置为相对于第2方向以角度0S倾斜。而且，将此角度Θ s设为小于第I部件的倒角部的形成方向相对于第2方向所成的角度Ga。由此，在第I部件的倒角部产生的散射光和/或漫反射光反射到第2部件侧而难以被二维移位传感器受光。这样，能够用简单的机构排除第I部件的倒角部处的散射光和/或漫反射光对二维移位传感器的影响、通过二维移位传感器计测清晰的二维截面轮廓。因此，能够降低成本，并且能够以此二维截面轮廓为基础精度优良地检测使第I部件的接合面和第2部件的接合面对接所成的对接部的位置。
[0027]用于解决上述课题的本发明的其他的方式，一种焊接接头的制造方法，通过焊接装置对使第I部件的接合面与第2部件的接合面对接所成的对接部进行接合，其特征在于:在将所述第I部件与所述第2部件的排列方向设为第I方向、将与所述第I方向垂直且排列所述二维移位传感器和所述第I部件的方向设为第2方向时，所述第I部件具备:角部，其形成于所述接合面的所述第2方向的端部；和倒角部，在其与所述接合面的边界部分形成所述角部，将二维移位传感器配置于在所述第I方向上比所述对接部靠近所述第I部件侧的位置，且进行配置使得所述第2方向与所述二维移位传感器的照射光的光轴方向相交的角度Θs以及所述第2方向与所述第I部件的所述倒角部的形成方向相交的角度0a满足条件式0° < θ8< 0a，对所述对接部照射所述照射光以检测所述对接部的位置，以所述对接部的位置检测结果为基础对所述焊接装置的位置进行校正、通过所述焊接装置对所述对接部进行接合。
[0028]根据这种实施方式，将二维移位传感器配置于在第I方向上比对接部靠第I部件侧的位置，且配置为相对于第2方向以角度0S倾斜。而且，将此角度Θ s设为小于第I部件的倒角部的形成方向相对于第2方向所成的角度Ga。由此，在第I部件的倒角部产生的散射光和/或漫反射光反射到第2部件侧而难以被二维移位传感器受光。这样，能够用简单的机构排除第I部件的倒角部处的散射光和/或漫反射光对二维移位传感器的影响、用二维移位传感器计测清晰的二维截面轮廓。因此，能够降低成本，并且能够以此二维截面轮廓为基础精度优良地检测使第I部件的接合面和第2部件的接合面对接所成的对接部的位置。而且，因为以此接合部的位置的检测结果为基础对焊接装置的位置进行校正，所以能够提闻焊接接头的焊接品质。
[0029]发明效果
[0030]根据本发明涉及的焊接接头的对接位置检测方法、焊接接头的对接位置检测装置和焊接接头的制造方法，能够降低成本、并且精度优良地检测两部件间的对接部的位置。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1是本实施例的焊接接头的制造系统的结构图。
[0032]图2是焊接部分的周边的放大图。
[0033]图3是传感器头的周边的放大图。
[0034]图4是本实施例的焊接接头的制造方法的流程图。
[0035]图5是传感器头的周边的外观立体图。
[0036]图6是传感器头的配置的说明图。
[0037]图7是差速器壳体的倒角部和齿圈的倒角部的周边的剖视图。
[0038]图8是差速器壳体的倒角部和齿圈的倒角部的周边的剖视图。
[0039]图9是一般的倒角部的尺寸指示的说明图。
[0040]图10是表示在使差速器的角部的位置和齿圈的角部的位置对接、且将传感器头配置为与焊接线平行的情况的剖视图。
[0041]图11是表示在图10所示情况下的与对接位置的检测误差相关的评价结果的图。
[0042]图12是表示在齿圈的角部配置于比差速器的角部靠径向的外侧的位置、且传感器头配置为与焊接线平行的情况的剖视图。
[0043]图13是表示在图12所示情况下的与对接位置的检测误差相关的评价结果的图。
[0044]图14是表示齿圈的角部配置于比差速器的角部靠径向的内侧的位置、且传感器头配置为与焊接线平行的情况的剖视图。
[0045]图15是表示在图14所示情况下的与对接位置的检测误差相关的评价结果的图。
[0046]图16是表示在图6和/或图7所示情况下的与对接位置的检测误差相关的评价结果的图。
[0047]图17是表示在图8所示情况下的与对接位置的检测误差相关的评价结果的图。【具体实施方式】
[0048]以下，参照附图对将本发明具体化了的实施方式详细地进行说明。此处，作为一例举使机动车等车辆的差速装置的构成零件即差速器壳体和齿圈对接的焊接接头的例子来进行说明。
[0049](焊接接头的制造系统)
[0050]如图1所示，本实施例的焊接接头的制造系统I具有焊接头10、Z轴驱动马达12、加工机控制盘14、旋转驱动部16和位置检测装置18等。如图2所示，焊接接头10从顶端部26对使差速器壳体20的接合面45 (参照图6)和齿圈22的接合面47 (参照图6)对接所成的对接部24照射激光28，通过焊接将差速器壳体20和齿圈22接合。齿圈22相对于差速器壳体20从图1的上方朝向下方压入，在对接部24和差速器壳体20对接并且配置。此外，齿圈22可以是双曲线齿轮，可以是斜齿轮。另外，图1是焊接接头的制造系统I的结构图，图2是焊接部分的周边的放大图。另外，差速器壳体20是本发明的“第I部件”的一例，而齿圈22是本发明的“第2部件”的一例。
[0051]Z轴驱动马达12使焊接头10沿差速器壳体20和齿圈22的排列方向即Z轴方向移动，进行焊接头10在该Z轴方向上的位置的校正。加工机控制盘14对Z轴驱动马达12输送焊接头10在Z轴方向上的位置的校正的指令值，来控制Z轴驱动马达12的驱动。旋转驱动部16使差速器壳体20和齿圈22以中心轴S为中心旋转。如图3所示，位置检测装置18是使用传感器头30来检测差速器壳体20和齿圈22的对接部24的装置，后面详细地叙述。此外，图3是传感器头30的周边的放大图。另外，Z轴方向是本发明的“第I方向”的一例，且是差速器壳体20、齿圈22的中心轴S方向。
[0052](焊接接头的制造方法)
[0053]接着，对用焊接接头的制造系统I制造由差速器壳体20和齿圈22构成的焊接接头的方法进行说明。此处，图4是由差速器壳体20和齿圈22构成的焊接接头的制造方法的流程图。如图4所示，若焊接接头的制造程序开始，则首先，使焊接头10移动到XYZ轴的各轴方向的基准位置(步骤SI)。接着，通过位置检测装置18检测差速器壳体20和齿圈22的对接位置(对接部24的位置)(步骤S2)。此外，关于对接位置的检测方法后面详细地叙述。
[0054]接着，判断检测出的接合位置从预定的基准位置偏移的位置偏移量是否小于设定值(步骤S3)。此设定值是与所要求的焊接品质等相应地任意地设定的值，例如为0.05mm。而且，在上述的位置偏移量小于设定值的情况下，以来自加工机控制盘14的指令为基础对焊接头10在Z轴方向上的位置进行校正以对激光28的照射位置进行校正(步骤S4)。而且，在这样地对激光28的照射位置进行校正之后，通过旋转驱动部16使差速器壳体20和齿圈22以中心轴S为中心旋转，并且从焊接部10的顶端部26对差速器壳体20和齿圈22的对接部24照射激光28、而开始差速器壳体20和齿圈22的焊接(步骤S5)。而且，若在差速器壳体20和齿圈22的全周对对接部24的焊接完成，则结束焊接接头的制造程序。这样，制造由差速器壳体20和齿圈22构成的焊接接头。另外，在步骤S3中在所述位置位置偏移量大于设定值的情况下，判断为工件(差速器壳体20和/或齿圈22)存在加工不良和/或安装不良(设置不良)，鸣警报以停止焊接接头的制造系统I的运转(步骤S6)。以上是对于通过焊接接头的制造系统I制造由差速器壳体20和齿圈22构成的焊接接头的方法的说明。
[0055](焊接接头的对接位置检测装置)
[0056]接着，对作为本发明的焊接接头的对接位置检测装置的一例的位置检测装置18进行说明。位置检测装置18具有传感器头30，该传感器头30是使用狭缝激光42 (带状激光)(参照图5)通过光切断法来计测二维截面轮廓的光学式的二维移位传感器。而且，位置检测装置18是输出在通过该传感器头30计测出的二维截面轮廓上特定的测定点的位置信息(坐标)的装置。如上述图1所示，位置检测装置18具备传感器头30、控制器32、PLC34和外部输出接口 36等。[0057]如图5所示，传感器头30具备投光部38和受光部40。而且，此传感器头30通过使从投光部38照射的狭缝激光42在差速器壳体20和齿圈22的对接部24的周边的面反射、且通过受光部40受光该反射光，来计测二维截面轮廓(二维剖面形状)。此外，狭缝激光42是本发明的“照射光”的一例。
[0058]此处，如图6所示，差速器壳体20具备倒角部44、接合面45和角部48，在接合面45 (对接部24)的X轴方向(图6的上方向)的端部，在倒角部44和接合部45的边界部分形成有角部48。另外，齿圈22具备倒角部46、接合面47和角部50，在接合面47 (对接部24)的X轴方向的端部，在倒角部46和接合面47的边界部分形成有角部50。而且，在本实施例中，将此角部50设为测定点P。此外，X轴方向是本发明的“第2方向”的一例，是和上述的Z轴方向垂直且排列传感器头30和差速器壳体20的方向。S卩，X轴方向是差速器壳体20和/或齿圈22的径向。
[0059]而且，如图6所示，将传感器头30配置于差速器壳体20在上述Z轴方向上(图6的左右方向)相对于焊接线L的一侧。这样，将传感器头30配置于在Z轴方向上比对接部24靠差速器壳体20侧的位置。
[0060]并且，配置传感器头30，使得X轴方向和传感器头30的狭缝激光42的光轴C的方向相交的角度Θ s (即，传感器头30的狭缝激光42的光轴C相对于焊接线L的倾斜)、和X轴方向和差速器壳体20的倒角部44的形成方向相交的角度0a (B卩，差速器壳体20的倒角部44相对于焊接线L的倾斜)满足以下条件式。
[0061](式I)
[0062]0° < Θ s < Θ a
[0063]此处，焊接线L是差速器壳体20的角部48和齿圈22的角部50的切线。另外，传感器头30的狭缝激光42的光轴C是狭缝激光42的宽度方向的中心轴。而且，这样配置的传感器头30从投光部38对倒角部44和/或倒角部46和/或接合面47的周边照射狭缝激光42。此外，图5是传感器头30的周边的外观立体图，图6是关于传感器头30的配置的说明图。另外，图6是从侧面方向观察传感器头30的图，在图6中投光部38和受光部40是在图面的进深方向上重叠的位置关系。
[0064]此外，传感器头30在上述图1所示例中配置于以差速器壳体20和齿圈22的中心轴S为中心、与焊接头10对称的位置(即，相对于焊接头10在差速器壳体20和齿圈22的旋转方向上旋转了 180°的位置)。但是，传感器头30的配置位置不限定于此，也可以配置于差速器壳体20和齿圈22的旋转方向上的其他的位置。
[0065]另外，控制器32将传感器头30的测定值输送至PLC34。PLC34是可编程控制器，以获取的测定值为基础，通过运算求出差速器壳体20和齿圈22的对接部24的位置偏移量，并将求出的运算值输送至上述的加工机控制盘14和外部输出接口 36。外部输出接口 36连接于显示器等未图示的显示装置，以从PLC获取的运算值为基础，将差速器壳体20和齿圈22的对接部24的位置偏移量在该显示装置显示。
[0066]另外，在本实施例中，设定倒角部44和倒角部46的尺寸和公差，使得在使差速器壳体20和齿圈22对接时，相对于传感器头30夹着焊接线L位于相反侧的齿圈22的角部50向径向的外侧露出。即，在使差速器壳体20和齿圈22对接时，如图7所示将齿圈22的角部50配置于比差速器壳体20的角部48靠径向外侧的位置。或者，在使差速器壳体20和齿圈22对接时，如图8所示齿圈22的角部50和差速器壳体20的角部48配置于径向的相同位置。
[0067]更具体而言，关于差速器壳体20的倒角部44和齿圈22的倒角部46，相对于一般地如图9所示将尺寸设定为例如“C0.5”的情况,在本实施例中如上述图7所示设定关于尺寸A、尺寸B、倒角角度Qa和倒角角度Qb的尺寸以及公差。而且,将尺寸B的公差的下限值预先设为尺寸A的公差的上限值以上。由此，在差速器壳体20和齿圈22的设计时，能够进行管理使得齿圈22的角部50配置为如上述图7或图8那样。此处，尺寸A是指示差速器壳体20的角部48的位置的径向尺寸(X轴方向的尺寸)，尺寸B是指示齿圈22的角部50的位置的径向尺寸(X轴方向的尺寸)。另外，倒角角度Ga是差速器壳体20的倒角部44和焊接线L所成的角度，倒角角度0b是齿圈22的倒角部46和焊接线L所成的角度。此外，图7和图8是差速器壳体20的倒角部44和齿圈22的倒角部46的周边的剖视图，图9是关于一般的倒角部的尺寸指示的说明图。
[0068](对接位置检测方法)
[0069]通过这样的结构的位置检测装置18，以下这样检测差速器壳体20和齿圈22的对接部24的位置。首先，传感器头30，从投光部38对差速器壳体20和齿圈22的对接部24的周边照射狭缝激光42，然后通过受光部40受光反射的狭缝激光42。这样，通过传感器头30计测对接部24周边的二维截面轮廓。
[0070]另外，控制器32通过利用用传感器头30计测出的二维截面轮廓来确定齿圈22的角部50的位置，以检测对接部24的位置。这样地检测出的对接部24的位置信息(测定值)经由控制器32被输送至PLC34。而且，PLC34以获取的对接部24的位置信息为基础，通过运算求出该对接部24相对于预定的基准位置的位置偏移量。而且，将求出的运算值输送至上述加工机控制盘14，并且输送至外部输出接口 36来用未图示的显示装置显示对接部24的位置偏移量。如上所示，通过位置检测装置18，检测差速器壳体20和齿圈22的对接部24的位置。
[0071]此处，如上所述将传感器头30相对于焊接线L以角度Θ s倾斜地配置。由此，因为在差速器壳体20的倒角部44扩散和/或漫反射的狭缝激光42的光朝向齿圈22的倒角部46侧反射，所以难以用传感器头30的受光部40受光。这样，能够用简单的机构，排除差速器壳体20的倒角部44处的狭缝激光42的扩散和/或漫反射的影响。因此，能够用传感器头30计测清晰的二维截面轮廓。因此，能够降低差速器壳体20和齿圈22的对接部24的位置的检测所需要的成本，并且能够精度优良地检测该对接部24的位置。
[0072]另外，在使差速器壳体20和齿圈22对接时，从配置传感器头30的位置观察，齿圈22的角部总是露出。由此，能够从利用传感器头30计测出的二维截面轮廓，可靠地获取成为测定点P的齿圈22的角部50的位置信息。而且，能够利用齿圈22的角部50的位置信息，检测差速器壳体20和齿圈22的对接部24的位置。这样，能够可靠地、精度优良地检测差速器壳体20和齿圈22的对接部24的位置。
[0073](对接位置的检测误差的评价)
[0074]接着，对与差速器壳体20和齿圈22的对接位置的检测误差相关的评价结果进行说明。此外，图11、13、15、16、17是表示该评价结果的的图，横轴设为计测位置(NC坐标)，纵轴设为传感器计测值。此处，计测位置(NC坐标)表示齿圈22的角部50在Z轴方向上(差速器壳体20和齿圈22的排列方向)相对于传感器头30的狭缝激光42的光轴C (参照图6)的位置坐标。而且，设定为当计测位置为O时光轴C和角部50相交。另外，传感器计测值是表示以用传感器头30计测出的二维截面轮廓为基础检测出的齿圈22的角部50在Z轴方向上(差速器壳体20和齿圈22的排列方向)的位置的值。而且，在这次评价中，设定多个计测位置，并且调查对于设定的各个计测位置的传感器计测值。
[0075]首先，在如图10所示，差速器壳体20的角部48的位置和齿圈22的角部50的位置对接、且传感器头30的狭缝激光42的光轴C和焊接线L平行地配置的情况下，评价结果如图11所示。根据图11所示的评价结果，例如在计测位置(NC坐标)是50μπι等时，传感器计测值产生超过暂定目标误差范围S的检测误差。
[0076]另外，在如图12所示，齿圈22的角部50位于比差速器壳体20的角部48靠径向外侧(图12的上侧)的位置、且传感器头30的狭缝激光42的光轴C与焊接线L平行地配置的情况下，评价结果如图13所示。根据图13所示的评价结果，例如在计测位置(NC坐标)是-200 μ m等时传感器计测值产生超过暂定目标误差范围δ的检测误差。
[0077]另外，在如图14所示，齿圈22的角部50位于比差速器壳体20的角部48靠径向的内侧(图14的下侧)的位置、且传感器头30的狭缝激光42的光轴C与焊接线L平行地配置的情况下，评价结果如图15所示。根据图15所示的评价结果，例如在计测位置(NC坐标)是Oym等时传感器计测值产生超过暂定目标误差范围δ的检测误差。
[0078]这样在图11、图13、图15中传感器计测值产生超过暂定目标误差范围δ的检测误差的理由可以认为是因为:通过将传感器头30的狭缝激光42的光轴C与焊接线L平行地配置，从传感器头30的投光部38照射的狭缝激光42在差速器壳体20的倒角部44和/或齿圈22的倒角部46散射或者漫反射，这些散射光和/或漫反射光被传感器头30的受光部40受光，而不能用传感器头30计测清晰的二维截面轮廓。
[0079]另一方面，在本实施例中，如图7和图8所示，在传感器头30相对于焊接线L以传感器角度Θ s倾斜地配置的情况下，如图16和图17所示，传感器计测值的检测误差全部收敛于暂定目标误差范围δ的范围内。这可以认为是因为:通过将传感器头30相对于焊接线L以传感器角度Θ s倾斜地配置，在差速器壳体20的倒角部44扩散和/或漫反射的狭缝激光42朝向齿圈22的倒角部46侧反射从而难以被传感器头30的受光部40受光，从而能够用传感器头30计测清晰的二维截面轮廓。
[0080]若对以上的与对接位置的检测误差相关的评价结果进行总结，则如图10、图12、图14所示，在传感器头30的狭缝激光42的光轴C与焊接线L平行地配置的情况下，检测误差的平均值为210.4 μ m。与此相对，在如本实施例那样如图7和图8所示，传感器头30相对于焊接线L以角度Θ s倾斜地配置的情况下，检测误差的平均值为49.5 μ m,与传感器头30的狭缝激光42的光轴C与焊接线L平行地配置的情况相比不足I / 4。这样，根据本实施例，差速器壳体20和齿圈22的对接部24的位置的检测精度提高。
[0081]此外，在本实施例中举出检测由差速器壳体20和齿圈22构成的焊接接头的对接位置的例子来进行了说明，但本发明并不限定于此，也能够应用于其他的检测焊接接头的对接位置的例子。例如，本发明也能够应用于使轴形状部件彼此对接而成的焊接接头。
[0082](本实施方式的效果)
[0083]根据本实施例，将传感器头30配置于在Z轴方向上比对接部24靠差速器壳体20侧的位置，且相对于X轴方向以角度Θ S倾斜地配置。而且，使此角度Θ S小于差速器壳体20的倒角部44的形成方向相对于X轴方向所成的角度Ga。由此，差速器壳体20的倒角部44处的狭缝激光42的散射光和/或漫反射光向齿圈22侧反射，而难以被传感器头30的受光部40受光。这样，能够用简单的机构排除差速器壳体20的倒角部44处的狭缝激光42的散射光和/或漫反射光对传感器头30的受光部40的影响，以用传感器头30计测出清晰的二维截面轮廓。因此，能够降低成本，并且能够以此二维截面轮廓为基础精度优良地检测使差速器壳体20的接合面45和齿圈22的接合面47对接而成的对接部24的位置。另夕卜，能够缩短对接部24的位置的检测所需要的时间，能够缩短焊接工序所需要的时间。
[0084]另外，因为能够不依附于差速器壳体20和齿圈22的厚度和形状等地检测对接部24的位置，所以差速器壳体20和齿圈22的设计自由度提高。
[0085]另外，通过使用一体地具备投光部38和受光部40的传感器头30，能够使用于检测对接部24的位置的传感器为简单的构造，且能够使之小型化。而且，能够如本实施例那样将投光部38和受光部40在Z轴方向上相对于焊接线L集成地配置于差速器壳体20侧。由此，差速器壳体20和齿圈22的设计自由度提高。
[0086]另外，从配置有传感器头30的位置观察，齿圈22的角部50总是露出。由此，在用传感器头30计测出的二维截面轮廓中，齿圈22的角部50总是清晰地显现出来。因此，容易在此二维截面轮廓上确定齿圈22的角部50的位置，能够更加可靠地、精度优良地检测使差速器壳体20的接合面45和齿圈22的接合面47对接而成的对接部24的位置。
[0087]另外，将指示齿圈22的角部50的位置的尺寸B的下限值设为指示差速器壳体20的角部48的位置的尺寸A的上限值以上。由此，能够从差速器壳体20和齿圈22的设计时开始对差速器壳体20的角部48和齿圈22的角部50的位置关系进行管理。由此，能够可靠地设定为从配置有传感器头30的位置观察、齿圈22的角部50露出。因此，能够更可靠地、精度优良地检测使差速器壳体20的接合面45和齿圈22的接合面47对接而成的对接部24的位置。
[0088]另外，因为以差速器壳体20和齿圈22的对接部24的位置的检测结果为基础来校正焊接头10的位置，所以能够制造焊接品质提高了的由差速器壳体20和齿圈22构成的焊接接头。
[0089]此外，上述实施方式只不过是单纯的示例，不对本发明构成任何限定，当然能够在不脱离该发明的主旨的范围内进行各种改良、变形。
[0090]附图标记说明
[0091]I 制造系统
[0092]10焊接头
[0093]12 Z轴驱动马达
[0094]18位置检测装置
[0095]20差速器壳体
[0096]22 齿圈
[0097]24对接部
[0098]30传感器头
[0099]32控制器[0100]34 PLC
[0101]36外部输出接口
[0102]38投光部
[0103]40受光部
[0104]42狭缝激光
[0105]44 (差速器壳体的)倒角部
[0106]45 (差速器壳体的)接合面
[0107]46 (齿圈的)倒角部
[0108]47 (齿圈的)接合面
[0109]48 (差速器壳体的)角部
[0110]50 (齿圈的)角部
[0111]A 尺寸
[0112]B 尺寸
[0113]C 光轴
[0114]L 焊接线
[0115]Θ s传感器角度
[0116]0a (差速器壳体的)倒角角度
[0117]0b (齿圈的)倒角角度
【权利要求】
1.一种焊接接头的对接位置检测方法，对使第I部件的接合面与第2部件的接合面对接所成的对接部照射二维移位传感器的照射光以检测所述对接部的位置，其特征在于: 在将所述第I部件与所述第2部件的排列方向设为第I方向、将与所述第I方向垂直且排列所述二维移位传感器和所述第I部件的方向设为第2方向时， 所述第I部件具备:角部，其形成于所述接合面的所述第2方向的端部；和倒角部，在其与所述接合面的边界部分形成所述角部， 将所述二维移位传感器配置于在所述第I方向上比所述对接部靠近所述第I部件侧的位置，且进行配置使得所述第2方向与所述照射光的光轴方向相交的角度Θ s以及所述第2方向与所述第I部件的所述倒角部的形成方向相交的角度Θ a满足条件式0° < Θ s<Θ a。
2.根据权利要求1所述的焊接接头的对接位置检测方法，其特征在于: 所述第2部件具备:角部，其形成于所述接合面的所述第2方向的端部；和倒角部，在其与所述接合面的边界部分形成所述角部， 使所述第2部件的所述角部配置于在所述第2方向上比所述第I部件的所述角部靠外侧的位置或与所述第I部件的所述角部相同的位置， 通过在由所述二维移位传感器计测出的二维截面曲线上确定所述第2部件的所述角部的位置，来检测所述对接部的 位置。
3.根据权利要求2所述的焊接接头的对接位置检测方法，其特征在于: 将指示所述第2部件的所述角部的位置的所述第2方向的尺寸的下限值设为在指示所述第I部件的所述角部的位置的所述第2方向的尺寸的上限值以上。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的焊接接头的对接位置检测方法，其特征在于: 所述第I部件是差速器壳体，所述第2部件是齿圈。
5.一种焊接接头的对接位置检测装置，对使第I部件的接合面与第2部件的接合面对接所成的对接部照射二维移位传感器的照射光以检测所述对接部的位置，其特征在于: 在将所述第I部件与所述第2部件的排列方向设为第I方向、将与所述第I方向垂直且排列所述二维移位传感器和所述第I部件的方向设为第2方向时， 所述第I部件具备:角部，其形成于所述接合面的所述第2方向的端部；和倒角部，在其与所述接合面的边界部分形成所述角部， 将所述二维移位传感器配置于在所述第I方向上比所述对接部靠近所述第I部件侧的位置，且进行配置使得所述第2方向与所述照射光的光轴方向相交的角度Θ s以及所述第2方向与所述第I部件的所述倒角部的形成方向相交的角度0a满足条件式0° < Θ s<Θ a。
6.一种焊接接头的制造方法，通过焊接装置对使第I部件的接合面与第2部件的接合面对接所成的对接部进行接合，其特征在于: 在将所述第I部件与所述第2部件的排列方向设为第I方向、将与所述第I方向垂直且排列所述二维移位传感器和所述第I部件的方向设为第2方向时， 所述第I部件具备:角部，其形成于所述接合面的所述第2方向的端部；和倒角部，在其与所述接合面的边界部分形成所述角部，将二维移位传感器配置于在所述第I方向上比所述对接部靠近所述第I部件侧的位置，且进行配置使得所述第2方向与所述二维移位传感器的照射光的光轴方向相交的角度Θs以及所述第2方向与所述第I部件的所述倒角部的形成方向相交的角度Θ a满足条件式0° < θ8< 0a，对所述对接部照射所述照射光以检测所述对接部的位置， 以所述对接部的位置检测结果为基础对所述焊接装置的位置进行校正、通过所述焊接装置对所述对接部进行接合。
【文档编号】G01B11/24GK103561901SQ201180070224
【公开日】2014年2月5日 申请日期:2011年4月28日 优先权日:2011年4月28日
【发明者】岩谷信吾, 内田圭亮, 田本英树, 堀江亮太, 铃木克典 申请人:丰田自动车株式会社